JPH0661326A

JPH0661326A - 基板処理装置

Info

Publication number: JPH0661326A
Application number: JP7169392A
Authority: JP
Inventors: Toshimitsu Omine; 嶺俊光大; Takashi Kataoka; 岡敬片; Hirosuke Sato; 藤裕輔佐; Keiichi Akagawa; 川慶一赤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-03-27
Filing date: 1992-03-27
Publication date: 1994-03-04
Anticipated expiration: 2016-10-29
Also published as: JP3222532B2

Abstract

(57)【要約】【目的】将来のマルチチャンバ型装置での処理の高速
処理に対応させ、この高速化を維持したまま、所定の頻
度で処理後の基板の検査を敏速に行うことができるよう
にしたものを提供する。【構成】複数の処理室２，３，４と、この各処理室
２，３，４との間で基板の受渡しを行うハンドラ８を内
部に配置したハンドラ室９とを有する基板処理装置にお
いて、前記ハンドラ室９に連通して所定の頻度で基板の
抜取り検査を行う検査室１５ａ，１５ｂを備えるととも
に、検査室１５ａ，１５ｂで行う前記基板の抜取り検査
の頻度を検査室１５ａ，１５ｂ内における最長の検査時
間に対応させて設定したことを特徴とする。

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
成長等の表面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】この種の基板の表面処理、特にＣＶＤ法に
よる気相成長の代表的なものは、高周波加熱あるいは赤
外線ランプ加熱等により、基板を加熱し、処理室（反応
炉）内に、原料ガスと等を導入して所望の薄膜を成長さ
せるものである。

【０００４】このような、気相成長を行うための装置と
して、代表的なものは、バレル型、拡散炉型、パンケー
キ型等の気相成長装置がある。このバレル型は、多角錘
型のサセプタを用いるもので、例えば特開昭６３−４２
３７５号公報、特開平１−３５９０９号公報等に開示さ
れている。また、拡散炉型は、例えば特開昭６３−２１
８２２号公報等に開示されている。また、パンケーキ型
は、例えば特開昭６３−３３８１５号公報等に開示され
ている。これらの気相成長装置は、いずれも多数枚の半
導体ウェハ（基板）を処理チャンバ（反応炉）内に収容
して同時に多数枚の基板の薄膜成長を行うものである。

【０００５】近年特に、超ＬＳＩ等の半導体デバイスの
高集積化が目覚ましく、それに伴い基板径の大型化が進
んでいる。その結果、上記の多数枚同時処理に対して基
板を一枚ずつ処理する枚葉式の薄膜成長装置が、大型基
板への対応が比較的容易にできること、一枚ずつの処理
により薄膜成長の高精度化、基板面内均一化が容易であ
ること等の利点を有することから注目されている。

【０００６】ここに、薄膜成長技術には、一般に (1) 成長膜の均一化 (2) 成長膜の高歩留まり化 (3) 原料利用効率の高効率化 (4) 低不純物化 (5) 成長温度の低温下が要求されるのであるが、枚葉式薄膜成長技術には、こ
れら以外に (6) 単位時間当たりの処理量の高速化が要求されている。

【０００７】この単位時間当たりの処理量の高速化の要
請に答えるため、最近、枚葉式装置を複数集合したマル
チチャンバ方式の装置が考えられている。このマルチチ
ャンバ方式の装置は、一つの処理室（反応炉）の例えば
冷却中の時間を利用して他の処理室（反応炉）を運転す
ることによって基板の処理の高速化を図るようにしたも
のである。

【０００８】従来のパンケーキ型やバレル型装置では、
十枚以上の基板が一度に処理されるので、同じバッチ内
にテストピースを入れておき、このテストピースを破壊
検査することにより、同じ条件下で処理された他の基板
の代表とすることが可能であった。しかし、枚葉式装置
では、基板と形状の異なる小さなテストピースを入れる
ことがハンドリングの関係から難しく、かといって基板
を破壊したのでは経済的に成り立たなくなってしまう。

【０００９】そこで、基板をインプロセスで非破壊検査
する方法の導入が必要となるのであるが、通常の非破壊
検査は、一般に検査時間が長いものが多く、また検査項
目も多岐に亘ることから、一枚一枚の基板を検査してい
たのでは検査が律速となり、処理の高速化という本来の
目的が失われてしまう。仮に短時間の検査であったとし
ても、検査室で検査を行うことは、それだけその部屋で
のパーティクル付着等の不良品発生確立を増すことにな
り、できれば検査は少ない方がよい。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、半導体
デバイスの目覚ましい高集積化に伴い、気相成長技術等
の基板処理に様々な要望事項がなされている。

【００１１】上記要望事項の中でも、枚葉式装置を複数
集合したマルチチャンバ方式の装置においては、この装
置の有する処理の高速化という本来の目的を維持したま
ま、処理室（反応炉）内で処理した後の基板の検査を所
定の頻度で敏速に行うようにすることが望まれている。

【００１２】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、将来のマルチチャンバ型装置での処理の高速処理
に対応させ、この高速化を維持したまま、所定の頻度で
処理後の基板の検査を敏速に行うことができるようにし
たものを提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る基板処理装置は、複数の処理室と、こ
の各処理室との間で基板の受渡しを行うハンドラを内部
に配置したハンドラ室とを有する基板処理装置におい
て、前記ハンドラ室に連通して所定の頻度で基板の抜取
り検査を行う検査室を備えるとともに、検査室で行う前
記基板の抜取り検査の頻度を検査室内における最長の検
査時間に対応させて、例えば基板の抜取り検査の頻度を
ｎ枚当たり１枚の１／ｎ、前記検査室内における最長の
検査時間をｔ_i、前記各処理室における最長の処理時間
をｔ₀とした時、前記ｎを、（ｎ−１）ｔ₀≦ｔ_i の条件式を満たすより大きな値に設定したものである。

【００１４】

【作用】上記のように構成した本発明によれば、処理室
で処理した後の基板の検査を、処理後の基板をハンドラ
室に連通した処理室に処理後の状態を維持したまま導く
ことによって敏速に行うことができるとともに、この検
査の頻度を最長の検査時間に対応させて行うことによ
り、検査を受けない基板の処理シーケンスを阻害するこ
となく、より多くの基板の検査を行うことができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１６】図１は、薄膜成長装置に適用した本発明の
一実施例を示すもので、この薄膜成長装置１には、３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、基板のオリフ
ラ（オリエンテーションフラット）の位置検出を行って
これを所定の方向に位置合わせする処理室（同じく、オ
リフラ室）４とが備えられ、この各処理室２，３，４
は、ゲートバルブ５，６，７を介して内部にハンドラ８
を配置したハンドラ室９に接続されている。更にこのハ
ンドラ室９には、ゲートバルブ１０を介してロード・ア
ンロード室１１が接続され、このロード・アンロード室
１１は扉１２を介してカセットステーション１３に接続
されている。

【００１７】一方、前記ハンドラ室９は、ゲートバルブ
１４を介して、直列に接続された２つの検査室１５ａ，
１５ｂに連通され、各検査室１５ａ，１５ｂの内部に
は、夫々検査装置１６ａ，１６ｂが収納されて，この各
検査室１５ａ，１５ｂ内で処理後の基板に対する検査が
行われるようなされている。

【００１８】この検査の内容としては、薄膜成長が終了
した基板に対する成長膜の膜厚、低効率、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
等が挙げられ、この中で、必要とされる検査項目に対す
る検査が行われる。

【００１９】ここに、膜厚は、膜成長後の基板と薄膜の
厚みを合せた厚みの面内分布を測定し、前もって測定し
ておいた薄膜成長前の基板厚みの測定結果を併せて判断
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。

【００２０】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。この測定場所は、基板のオリ
フラ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。基板が高抵抗の場合には、渦電流法によ
り非接触で測定することもできる。

【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。

【００２２】次に、上記薄膜成長装置１における処理シ
ーケンスの一例について説明するが、この処理シーケン
スは、一例であってこれに限定されるものではないこと
は勿論である。

【００２３】即ち、前処理されカセット等に収納され
て、例えばクリーンルーム等から搬送されてきた基板
は、カセットごとカセットステーション１３に設置され
た後、扉１２を開閉操作することによりロード・アンロ
ード室１１内にセットされる。

【００２４】このロード・アンロード室１１内にセット
された基板は、ゲートバルブ１０の開閉動作に連動して
ハンドラ室９内に配置されているハンドラ８により、こ
のハンドラ室９内に搬送され、このハンドラ室９を介し
て基板前処理室３内へゲートバルブ６の開閉動作に連動
して移動させられる。この基板前処理室３内に基板が収
容されると、例えば真空引きの後、ＨＦ（フッ化水素）
ガス等により基板の表面に付着している自然酸化物をエ
ッチングする前処理が施される。

【００２５】自然酸化物が除去された基板は、ゲートバ
ルブ６の開閉動作に連動してハンドラ室９内にハンドラ
８により搬送される。このハンドラ室９を通過する基板
は、その後ゲートバルブ７の開閉動作に連動してハンド
ラ８により、オリフラ室４へと移動させられる。

【００２６】オリフラ室４内では、基板のオリフラの位
置検出がなされ、所定の方向に位置合せされる。このオ
リフラ合せが必要無い場合、或いは他の方法でオリフラ
合せを実施する場合には、このオリフラ室４を独立して
設ける必要がないが、このオリフラ室４内で基板の厚さ
を薄膜成長の前で測定して、成長膜の膜厚を測定するの
に利用する等、様々な検査に利用することもできる。

【００２７】オリフラ合せ後、基板は、ハンドラ８によ
り、ゲートバルブ５の開閉動作に連動して薄膜成長室２
内に移動させられる。この薄膜成長室２内では、まず先
のエッチング（前処理）時にＨＦガスを用いている場合
には、基板表面に付着しているＦ（フッ素）を紫外線等
を照射することで除去し、その後、所定のガスを供給し
ながら所定の薄膜成長を行い、基板の表面に薄膜を形成
する。

【００２８】所定の薄膜成長を行った後の基板は、薄膜
成長室２からゲートバルブ５の開閉動作に連動してハン
ドラ８によりハンドラ室９内へ移動させられる。そし
て、このハンドラ室９を通過した基板は、所定の頻度で
ハンドラ８によりゲートバルブ１４の開閉動作に連動し
て内部に測定装置１６ａ，１６ｂが配置された検査室１
５ａ，１５ｂのいずれかへと搬送され、この検査室１５
ａまたは１５ｂで薄膜に対する種々の測定・検査が行わ
れる。

【００２９】これらの測定・検査が終了した基板は、ゲ
ートバルブ１４の開閉動作に連動してハンドラ８により
ハンドラ室９内へ搬送され、このハンドラ室９からゲー
トバルブ１０の開閉に連動してハンドラ８によりロード
・アンロード室１１に搬送された後、扉１２の開閉操作
によってカセットステーション１３内のカセットに収容
される。

【００３０】一方、検査を受けない薄膜形成後の基板
は、薄膜成長室２からゲートバルブ５の開閉動作に連動
してハンドラ８によりハンドラ室９内へ移動させられた
後、ゲートバルブ１０の開閉動作に連動してハンドラ８
によりロード・アンロード室１１に搬送され、しかる
後、扉１２の開閉操作によってカセットステーション１
３内のカセットに収容されて、一連のシーケンスが終了
する。

【００３１】次に、上記検査室１５ａまたは１５ｂ内で
抜き取り検査を行う頻度について、図２を参照として説
明する。

【００３２】今、各処理室２，３，４における処理時間
の内の最長の処理時間をｔ₀とすると、一連のシーケン
スは、この処理時間ｔ₀をサイクル時間として行われる
ことになる。

【００３３】また、検査室１５ａまたは１５ｂで、例え
ば金属不純物を検査するとすると、この検査時間ｔ
_iは、通常上記サイクル時間（処理時間）ｔ₀の数倍か
かり、この検査のために、検査を受けない基板のシーケ
ンス処理を阻害してしまい、この検査を行うことによっ
て、処理の敏速化が図れないおそれがある。即ち、この
検査時間ｔ_iを基準として処理サイクルを行うとなる
と、各処理室２，３，４内で（ｔ_i−ｔ₀）時間の本来
の処理サイクル以外の無駄な待ち時間が生じてしまう。

【００３４】このため、基板の抜き取り検査の頻度をｎ
枚当たり１枚の１／ｎとした時、このｎは、（ｎ−１）ｔ₀≦ｔ_i の条件式を満たすより大きな値となるように設定され、
これによって、検査を終了した基板が、検査を受けない
基板の処理シーケンスを阻害することなく、しかも検査
の頻度が最大となるようなされている。

【００３５】即ち、検査を受けない（ｎ−１）枚の基板
は、サイクル時間ｔ₀のサイクルで一連の処理が行わ
れ、検査を受ける基板は、サイクル時間ｔ₀のサイクル
で一連の処理が行われた後、検査室１５ａまたは１５ｂ
で検査を受け、そして他の基板の処理の邪魔とならない
時間にハンドラ室９に導かれロード・アンロード室１１
に搬出されるようなされている。

【００３６】図２は、ｔ_i／ｔ₀＝２．５とした時、即
ち、上記式にこの値を代入すると、ｎ≦３．５となるか
ら、ｎ＝３とした時のシーケンス処理を示すものであ
る。

【００３７】先ず、ｍ＋１枚目の基板は、サイクル時間
ｔ₀でオリフラ合せからエッチング、更には薄膜成長が
行われた後、検査室における金属不純物検査が行われ
る。ｍ＋２枚目の基板は、ｍ＋１枚の基板のオリフラ合
せ及びこれに続くハンドリング時間ｔ_hに亘るハンドリ
ングが終了した時点からスタートし、一工程遅れてプロ
セスが進行して、オリフラ合せ、エッチング及び薄膜成
長の各工程が終了した後、アンロードされる。更に、ｍ
＋３枚目の基板は、ｍ＋２枚の基板のオリフラ合せ及び
これに続くハンドリング時間ｔ_hに亘るハンドリングが
終了した時点からスタートし、一工程遅れてプロセスが
進行して、オリフラ合せ、エッチング及び薄膜成長の各
工程が終了した後、アンロードされる。

【００３８】この時、上記ｍ＋１枚目の基板は、ｔ_i／
ｔ₀＝２．５（＞２）であるから、まだ金属不純物検査
の段階にある。

【００３９】そして、ｍ＋４枚目の基板が、ｍ＋３枚の
基板のオリフラ合せ及びこれに続くハンドリング時間ｔ
_hに亘るハンドリングが終了した時点からスタートし、
一工程遅れてプロセスが進行して、オリフラ合せ、エッ
チング及び薄膜成長の各工程が行われるのであるが、こ
の薄膜成長工程中に、ｔ_i／ｔ₀＝２．５（＜３）であ
るから、上記ｍ＋１枚目の基板の金属不純物検査が終了
する。

【００４０】そこで、この検査の終了した基板を、この
薄膜成長処理中にアンロードし、このアンロードによっ
て検査室は空となるので、このｍ＋４枚目の基板を薄膜
成長工程終了後、検査室に導いて金属不純物の検査を行
うのである。

【００４１】即ち、この実施例では、全体として３枚の
基板が１サイクルを形成するようなっている。そして、
アンロードされる順番は、ｍ＋２，ｍ＋３，ｍ＋１番目
の基板となるが、投入された基板の順番に合うようにア
ンロードカセットに入れるシーケンスやハードを持たせ
るようにすることもできる。

【００４２】なお、このようなシーケンスで運転するこ
とで、基板の全数検査を犠牲にすれば、例えば基板の欠
陥検査には長時間を要するにもかかわらず、全体として
測定・検査による時間の損失を殆ど零にすることがでか
る。しかも、検査は３枚に１枚しか行われていないが、
残りの２枚に検査不合格がでる確立は極めて低く、実際
には全数検査を行わないことにより不具合は殆どない。

【００４３】検査不合格が出た場合はその基板の２枚前
まで遡って、異常の記録をソフト上あるいはハードとし
て残したり、それら３枚の基板を別室に置く等の何等か
の処理を行う。また検査した基板はロードした時と比べ
て他の基板とアンロードの順番が入れかわる。基板カセ
ットにアンロードする場合には順番を最初にもどす手順
を設けても良い。

【００４４】図３は、図１に示す薄膜形成装置１におけ
る処理室４でオリフラ位置合せを行うことなく、ここで
前記金属不純物の検査より短い検査時間のパーティクル
検査を行うようにしたものである。

【００４５】この場合、パーティクル検査時間をｔ_pと
すると、この検査時間ｔ_pは金属不純物の検査ｔ_iより
短いため、この検査時間ｔ_iが基準となって、上記と同
様にｎ＝３となり、３枚に１枚の割合でパーティクル検
査及び金属不純物検査が行われる。

【００４６】即ち、ｍ枚目の基板は、サイクル時間ｔ₀
でエッチングから薄膜成長が行われた後、検査室（処理
室４）内におけるパーティクル検査が行われる。ｍ＋１
枚目の基板は、ｍ枚の基板のエッチング及びこれに続く
ハンドリング時間ｔ_hに亘るハンドリングが終了した時
点からスタートし、一工程遅れてプロセスが進行して、
エッチング及び薄膜成長の各工程が終了した後、検査室
内における金属不純物の検査が行われる。

【００４７】そして、ｍ＋２枚目の基板は、ｍ＋１枚の
基板のエッチング及びこれに続くハンドリング時間ｔ_h
に亘るハンドリングが終了した時点からスタートし、一
工程遅れてプロセスが進行して、エッチング及び薄膜成
長の各工程が終了した後、アンロードされる。

【００４８】この薄膜成長中に前記パーティクル検査が
終了している場合には、この基板をこの薄膜成長中にア
ンロードする。

【００４９】そして、ｍ＋３枚目の基板は、ｍ＋２枚の
基板のエッチング及びこれに続くハンドリング時間ｔ_h
に亘るハンドリングが終了した時点からスタートし、一
工程遅れてプロセスが進行して、エッチング及び薄膜成
長の各工程が行われた後、これを検査室（処理室４）に
導いてパーティクルの検査を行う。

【００５０】これは、前記のように、検査室（処理室
４）は空となっているからであり、このパーティクルの
検査に要する時間は、金属不純物の検査に要する時間よ
り短いため、少なくともこのｍ＋３枚目の基板における
薄膜成長工程中にこのパーティクル検査が終了し、この
薄膜成長工程中にアンロードして、この検査室を空にす
ることができるからである。

【００５１】そして、ｍ＋４枚目の基板が、ｍ＋３枚目
の基板のエッチング及びこれに続くハンドリング時間ｔ
_hに亘るハンドリングが終了した時点からスタートし、
一工程遅れてプロセスが進行して、エッチング及び薄膜
成長の各工程が行われるのであるが、この薄膜成長工程
中に上記ｍ＋１枚目の基板の金属不純物検査が終了す
る。

【００５２】そこで、この検査の終了した基板を、この
薄膜成長処理中にアンロードし、このアンロードによっ
て検査室は空となるので、このｍ＋４枚目の基板を薄膜
成長工程終了後、検査室に導いて金属不純物の検査を行
うのである。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、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、即ち所定の処理を施した後の状態をそのままの状態
に近い状態で迅速に行うことができ、しかも、将来のマ
ルチチャンバ型装置での処理の高速処理に対応させ、こ
の高速化を維持したまま、処理後の基板の検査を行うこ
とができるといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概要図。

【図２】図１における処理シーケンスの一例を示すダイ
ヤグラム。

【図３】同じく処理シーケンスの他の例を示すダイヤグ
ラム。

【符号の説明】

１薄膜成長装置２処理室（薄膜形成室）３処理室（基板前処理室）４処理室（オリフラ室または検査室）８ハンドラ９ハンドラ室１１ロード・アンロード室１５ａ，１５ｂ検査室１６ａ，１６ｂ検査装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者赤川慶一神奈川県川崎市幸区小向東芝町１株式会社東芝総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の処理室と、この各処理室との間で基
板の受渡しを行うハンドラを内部に配置したハンドラ室
とを有する基板処理装置において、前記ハンドラ室に連
通して所定の頻度で基板の抜取り検査を行う検査室を備
えるとともに、検査室で行う前記基板の抜取り検査の頻
度を検査室内における最長の検査時間に対応させて設定
したことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】前記基板の抜取り検査の頻度をｎ枚当たり
１枚の１／ｎ、前記検査室内における最長の検査時間を
ｔ_i、前記各処理室内における検査を除く最長の処理時
間をｔ₀とした時、前記ｎを、（ｎ−１）ｔ₀≦ｔ_i の条件式を満たすより大きな値に設定したことを特徴と
する請求項１記載の基板処理装置。