JPH09143674A

JPH09143674A - 成膜装置及びその使用方法

Info

Publication number: JPH09143674A
Application number: JP7329857A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yokota; 隆横田; Akio Shimizu; 明夫清水; Genichi Katagiri; 源一片桐
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1995-11-24
Filing date: 1995-11-24
Publication date: 1997-06-03

Abstract

(57)【要約】【課題】メイン処理以外の補助処理を行なうに際し
て、外部との間で被処理体の搬入・搬出操作を行なわな
くて済む処理装置を提供する。【解決手段】被処理体Ｗに成膜処理を施す処理室２２
の前段に、真空状態に維持されて、更にその前段より搬
送されてくる被処理体を前記処理室に対して搬入・搬出
させるための搬送室２４を有する成膜装置において、前
記搬送室に、クリーニング用ダミー被処理体ＤＷ１と、
カラデポジション用ダミー被処理体ＤＷ２と、モニタ用
ダミー被処理体ＤＷ３と、ダミーラン用ダミー被処理体
ＤＷ４の内、少なくとも２種類のダミー被処理体を収容
するためのダミー被処理体収容室２６を前記搬送室と連
通状態となるように連設するように構成する。そして、
補助処理を行なう場合には、外部からではなく、ダミー
被処理体収容室からダミー被処理体を取り込んで、処理
を行なう。これにより、搬入・搬出操作に伴う時間的損
失を最小限にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等に
成膜する成膜装置及びその使用方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体製品の高密度化及び高微細
化に伴い半導体製品の製造工程において、成膜、エッチ
ング、アッシング等の処理のためにプラズマ処理装置が
使用される場合があり、特に、０．１〜１０ｍＴｏｒｒ
程度の比較的圧力が低い高真空状態でも安定してプラズ
マを立てることができることからマイクロ波とリング状
のコイルからの磁場とを組み合わせて高密度プラズマを
発生させるマイクロ波プラズマ装置が使用される傾向に
ある。従来、この種のマイクロ波プラズマ装置としては
例えば磁場形成手段を有するプラズマ発生室にマイクロ
波導入口を設けて電子サイクロトロン共鳴空間を形成
し、プラズマ発生室からイオンを引き出して反応室内の
処理ガスをこのプラズマで活性化させて成膜処理等を行
なうものが知られている。

【０００３】図６はこのような従来の処理装置を示す概
略構成図であり、材質例えばアルミニウム等によりなる
密閉状態で区画された処理室２内には被処理体としての
半導体ウエハＷを載置するための載置台４が設けられ
る。この処理室２の上方には、高周波発生源６、例えば
マイクロ波を出力するマグネトロンに接続された導波管
８が配置されており、処理室２内にマイクロ波を導入で
きるようになっている。また、処理室２の上方側部に
は、電磁コイル１０が設けられており、これより発生す
る磁界とマイクロ波との間で電子サイクロトロン共鳴を
生ぜしめるようになっている。そして、投入されたマイ
クロ波電力によりプラズマガス、例えばアルゴンガスを
プラズマ化し、このプラズマによりこの下方に供給され
る処理ガス、例えば成膜ガスとしてのシランガスや酸素
を活性化して反応させ、ウエハ表面上に成膜を施すよう
になっている。

【０００４】この種の枚葉式の処理室２は、一般的には
処理効率を高めるために複数個、共通に搬送室１２に連
設され（図示例にあっては１つのみ記載）、カセット室
１４内に収容した多数のウエハＷを搬送室１２内の多関
節搬送アーム１６により、各処理室に対して搬入・搬出
させるようになっている。尚、各室間或いはカセット室
１４には、これら空間を気密に開閉するゲートバルブＧ
１，Ｇ２或いはゲートドア１８が設けられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えばウエ
ハ成膜処理を行なうと成膜がウエハ表面のみなず、処理
室内の不必要な部分、例えば処理室内壁等にも付着する
が、これが剥離するとパーティクルの原因となることか
ら、ある一定の枚数、例えば１０枚或いは２０枚のウエ
ハの成膜処理を行なうと、不要部分に付着した成膜を除
去するために、例えばＮＦ₃ 等のクリーニングガスを処
理室内に流し、プラズマレスのクリーニング処理を行な
わなければならない。この場合、クリーニングガスは非
常に反応性に富むことから、載置台４上にウエハを吸着
するために設けた静電チャックを保護する目的で、クリ
ーニング期間、ダミーウエハを載置し、前記静電チャッ
クを保護しつつクリーニング処理を行なうようになって
いる。

【０００６】しかしながら、このダミーウエハを処理室
２内に搬入するためには、図６から明らかなように、大
気に開放されたカセット室１４内にまず外部からダミー
ウエハを取り込み、そして、カセット室１４内を密閉し
てこの中を搬送室１２と略同様の真空度まで真空引き
し、その後、搬送アーム１６を用いて処理室２内へこの
ダミーウエハを搬入するようになっている。そして、ク
リーニング処理後においては、上記した経路の逆の経路
を通って搬出される。そのために、クリーニング処理を
行なうために外部との間で、上記したようにダミーウエ
ハの搬入・搬出操作を行なわなければならないことか
ら、カセット室１４内の真空引きと大気復帰に要する期
間は製品ウエハの処理ができず、スループットを低下さ
せる原因となっていた。

【０００７】また、このようなクリーニング処理を行な
った後には、処理室内壁の母材、例えばアルミニウムが
剥き出しになることから、この母材からクリーニング残
渣物が排出するのを防止すると共にこの母材を保護する
ためにこの内壁に保護膜を形成するためにカラデポジシ
ョン処理を行なわなければならない。この場合にも、静
電チャックに保護膜が付着することは好ましくないとか
ら、このチャックに、前述とは別のダミーウエハを載置
して吸着させ、カラデポジション処理を行なっている。
従って、このカラデポジション用のダミーウエハの搬入
・搬出操作にも前述したと同様に時間がかかり、スルー
プットを低下させていた。また、このカラデポジション
後などにおいては、膜厚が所定の目的とする厚さとなる
ように成膜できるか、或いは所定値以下のパーティクル
数に実際になっているか否かなどをチェックするため
に、モニタ処理を行なってダミーウエハにモニタ膜付け
を行なう場合もある。この場合にも、モニタ処理専用の
ダミーウエハを用いなければならず、この搬入・搬出操
作を行わなければならない。

【０００８】更には、装置を立ち上げた後の例えば最初
の１回目の処理、或いはカセット入れ代え時などのよう
に処理を休止していて、再開する場合など、最初の１回
目の処理は、装置自体が安定しないことから、最初の１
枚目だけはダミー用のウエハを用いて、いわゆるダミー
ラン処理を行ない、２枚目から製品ウエハを流してウエ
ハ間の処理の均一性を良くすることが行なわれるが、こ
のダミーラン用のウエハも前述したと同様に、カセット
室１４及び搬送室１２を介して外部との間で搬入・搬出
しなければならず、この点よりもスループットを低下さ
せるという問題があった。本発明は、以上のような問題
点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたもので
ある。本発明の目的は、メインの成膜処理以外の補助処
理を行なうに際して、外部との間でダミー被処理体の搬
入・搬出操作を行なわなくても済む成膜装置及びその使
用方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、被処理体に成膜処理を施す処理室の前
段に、真空状態に維持されて、更にその前段より搬送さ
れてくる被処理体を前記処理室に対して搬入・搬出させ
るための搬送室を有する成膜装置において、前記搬送室
に、前記処理室内のクリーニング処理を行なう時に用い
るクリーニング用ダミー被処理体と、前記処理室内壁面
を保護するためのカラデポジション処理を行なう時に用
いるカラデポジション用ダミー被処理体と、膜厚等を検
査するために成膜を施すモニタ処理を行なう時に用いる
モニタ用ダミー被処理体と、前記成膜装置自体を安定化
させるためのダミーラン処理を行なう時に用いるダミー
ラン用ダミー被処理体の内、少なくとも２種類のダミー
被処理体を収容するためのダミー被処理体収容室を前記
搬送室と連通状態となるように設けるように構成したも
のである。

【００１０】本発明においては、通常のメインの所定の
処理以外の補助処理、例えばクリーニング処理、カラデ
ポジション処理、ダミーラン処理、モニタ処理を行なう
ときに必要とする各ダミー被処理体は、ダミー被処理体
収容室に予め収容されたダミー被処理体を用いる。ま
ず、通常のメインの所定の処理、例えば成膜処理を行な
う場合には、例えばカセット室内に外部より取り込んだ
未処理の被処理体を、搬送室を介して処理室内に搬入
し、これに成膜処理を施す。成膜処理が完了したならば
上記した搬入操作と逆の操作を行なって、処理済みのウ
エハを搬出し、カセット室に戻すことになる。

【００１１】このような成膜処理を連続的に例えば１０
枚の被処理体に施すと、処理室の内壁面等には、剥がれ
るとパーティクルとなる余分な膜が付着するので、これ
をクリーニング操作により除去する必要がある。ここ
で、搬送室に連設されたダミー被処理体収容室内には用
途別に応じた複数のダミー被処理体が予め収容されてお
り、従って、クリーニング操作を行なう場合には、静電
チャックを保護するためにこのダミー被処理体収容室か
らクリーニング用のダミー被処理体を取り出してこれを
処理室内へ搬入して載置台に設置し、クリーニング操作
を行なう。そして、クリーニング操作が終了したなら
ば、そのクリーニング用のダミー被処理体を上記ダミー
被処理体収容室内に再度収容し、次のクリーニング操作
に備える。

【００１２】また、クリーニング操作により露出した処
理室の内壁面を保護するために、この内壁面に保護膜を
形成するカラデポジション処理及び複数の製品用被処理
体を連続処理するに先立って行なわれるダミーラン処理
を行なう場合にも、上記したダミー被処理体収容室内に
予め収容してあるカラデポジション用のダミー被処理体
及びダミーラン用のダミー被処理体をそれぞれ用いる。
ダミー被処理体収容室内には、ダミー用昇降台により昇
降移動可能になされたダミー用カセットが設けられてお
り、これに前述したような必要とされるダミー被処理体
が複数枚、予め収容されている。

【００１３】更には、カラデポジョン処理後に、所望す
る膜厚の成膜が付着するか否か、或いは所定値以下のパ
ーティクル数となっているか否かを実際にテストする場
合があり、そのために、モニタ用のダミー被処理体に実
際に膜付けを行なうモニタ処理を行なう。このモニタ用
のダミー被処理体も上記ダミー被処理体収容室内へ収容
しておき、必要に応じてこの収容室から取り出して用い
る。これにより、上記した一連の補助処理を行なう場合
に、その都度、外部との間でダミー被処理体の搬入・搬
出操作を行なう必要がなく、従って、例えばカセット室
の真空引き操作や大気圧復帰操作を行なう必要がなく、
装置の稼働効率を上げてスループットを向上させること
が可能となる。処理室の数は１つに限定されず、複数の
処理室を搬送室に共通に接続するような構造としてもよ
い。

【００１４】また、上記ダミー被処理体収容室の例えば
天井部は、ボルト等により気密に着脱自在に設けられて
おり、ダミー用カセットの交換を行うことができるよう
にしていると共に、内部のメンテナンスを行なう時もこ
れを容易にできるようにしている。更に、この天井部や
或いは収容室の側壁に例えば石英等の透明材料により、
監視窓を設けることにより、内部を監視でき、例えば装
置の位置決めティーチング時等に内部を開放することな
く、これを行うことが可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る成膜装置及
びその使用方法の一実施例を添付図面に基づいて詳述す
る。図１は本発明の成膜装置の全体を示す概略構成図、
図２は処理室と搬送室とダミー被処理体収容室との連結
状態を示す断面図、図３は図２に示すダミー被処理体収
容室の拡大断面図、図４は処理室を示す断面図、図５は
カセット室の近傍を示す図である。本実施例において
は、成膜装置をスパッタＣＶＤ装置に適用した場合を例
にとって説明する。

【００１６】図１に示すようにこの成膜装置２０は、２
つの処理室２２、２２と、これらの処理室２２、２２に
共通に連結される搬送室２４と、この搬送室２４に開放
状態で連結される本発明の特徴とするダミー被処理体収
容室２６と、上記搬送室２４に共通に連結される２つの
カセット室２８とにより主に構成されており、全体が箱
状のハウジング３０により覆われている。カセット室２
８の前段（入口側）には、被処理体としての半導体ウエ
ハＷを複数枚、例えば２５枚収容するカセット３４をハ
ウジング３０内へ搬入・搬出させるためのＩ／Ｏポート
３２が設けられており、ここに図示例においては４つの
Ｉ／Ｏステージ３６を設けて、最大４つのカセット３４
を載置し得るようになっている。図５にも示すようにカ
セット室２８は、例えばアルミニウム等により箱状に成
形されて、内部に収容したカセット３４を上下に少なく
ともカセット１つ分の高さだけ昇降し得る大きさを有し
ている。

【００１７】このカセット室２８内には、カセット３４
を載置するカセット載置台３８と、これを上下方向へ移
動させる昇降機構４０とが設けられており、必要に応じ
て即ち、ウエハの搬入・搬出に際し、ウエハの高さレベ
ルを搬送室２４内に設けられているウエハ搬送のための
アームの高さ位置に調整し得るようになっている。ま
た、このカセット室２８のＩ／Ｏポート側の側壁には、
カセット３４を搬出入できる大きさのゲートドア４２が
気密に開閉可能に設けられると共にその反対側の側壁に
は、１枚のウエハＷを搬出入できる大きさのゲートバル
ブ４４（図５）が気密に開閉可能に設けられ、このバル
ブ４４を介して搬送室２４が連結されている。また、こ
のカセット室２８の底部には、内部雰囲気を真空引きす
るために図示しない真空ポンプに接続された真空排気系
４６（図５）が接続されると共に、真空状態のカセット
室２８には例えばＮ₂ ガス等を導入して大気圧に戻すた
めのＮ₂ ガス供給系４８が接続される。

【００１８】上記カセット室２８とＩ／Ｏポート３４と
の間には、カセット３４をこのＩ／Ｏポート３４とカセ
ット室２８との間で受け渡しするためのカセット用多関
節アーム５０（図５）が屈伸可能に設けられる。このア
ーム５０は、Ｉ／Ｏポート３４の長さ方向に沿って形成
された案内レール５２に摺動可能に設けられ、図示しな
い水平移動機構によって４つのＩ／Ｏステージ３６の
内、所望するＩ／Ｏステージに位置させ得るようになっ
ている。一方、図２にも示すように搬送室２４は、アル
ミニウム等により薄い箱状に成形され、この内部には搬
送室２４の底部に支持されたウエハ搬送用多関節アーム
５４が屈伸可能に設けられる。そして、この多関節アー
ム５４の基端部に設けた回転軸５６をモータ等の駆動部
５８により回転制御することにより、ウエハ用多関節ア
ーム５４の方向付けとその屈伸動作を行なうようになっ
ている。

【００１９】また、この搬送室２４の底部には、内部雰
囲気を真空引きするために図示しない真空ポンプに接続
された真空排気系６０が接続されると共に、真空状態の
搬送室２４内に例えばＮ₂ ガス等を導入するためのＮ₂
ガス供給系６２が接続される。そして、この搬送室２４
は前記各処理室２２と気密に開閉可能になされたゲート
バルブ６４を介して連結されている。

【００２０】一方、２つの処理室２２、２２は、この実
施例では、同じ構造になされており、ここではＥＣＲ
（電子サイクロトロン）ＣＶＤ装置として構成される。
図４に示すようにこの処理室２２は、略全体が例えばア
ルミニウムにより筒体状に成形された処理容器６６内に
区画形成されており、この容器６６の底部には、半導体
ウエハＷを載置するための例えばアルミニウム製のサセ
プタ６８が設置されると共に、この上面には内部に円板
上の銅箔７０を埋め込んである、例えばポリイミド樹脂
等よりなる静電チャック７２が貼り付けて設けられてお
り、これに直流電源７４より高い直流電圧を印加するこ
とによりクーロン力でもってウエハＷを吸着保持し得る
ようになっている。更に、この銅箔７０には、マッチン
グボックス８４を介して例えば１３．５６ＭＨｚのバイ
アス用高周波電源８６が接続されており、後述するよう
にイオンの引き込みを効果的に行なうようになってい
る。

【００２１】また、サセプタ６８内には、処理時にウエ
ハＷが過度に加熱されることを防止するためにこれを冷
却する冷却ジャケット７６や必要時にウエハＷを加熱す
るための加熱ヒータ７８又は、所望する温度に調整する
ための温調機構（図示せず）がそれぞれ設けられてお
り、それぞれ冷媒源８０及び加熱源８２に接続されてい
る。上記処理容器６６は、上部が例えば段部状に狭めら
れており、この部分はプラズマを発生するためのプラズ
マ室８８とし、その下方は幅広の成膜するための反応室
９０として処理室２２内を上下に２区分している。プラ
ズマ室８８の天井部には、マイクロ波を透過するための
窓、例えば石英等よりなる板状の誘電体９２がＯリング
等のシール部材９４を介して気密に設けられており、マ
イクロ波導入窓９６を構成している。

【００２２】このマイクロ波導入窓９６には、断面三角
形状になされたテーパ導波管９８が接続されると共にこ
のテーパ導波管９８は矩形導波管１００を介してマイク
ロ波発生器１０２、例えばマグネトロンに接続されてお
り、プラズマ室８８内にマイクロ波を導入し得るように
整合調整されている。上記段部状のプラズマ室８８の外
側面には、これを取り囲むようにリング状のメインコイ
ル１０４が設けられており、プラズマ室８８及び反応室
９０に上方から下方に貫く磁力線Ｍ１を形成して、この
磁力線Ｍ１と前記導入されたマイクロ波とで電子サイク
ロトロン共鳴を生ぜしめるようになっている。また、反
応室９０を挟んで上記メインコイル１０４と略対称とな
る容器６６の底部より下方には、同じくリング状になさ
れたサブコイル１０６が配置されており、反応室９０内
に上記磁力線Ｍ１と同方向の下向き磁力線Ｍ２を発生さ
せて、両磁力線Ｍ１、Ｍ２の相互作用によるミラー磁場
を形成してイオン等の閉じ込めを効率的に行なってい
る。

【００２３】また、プラズマ室８８を区画する側壁に
は、プラズマガス導入ノズル１０８が設けられており、
このノズル１０８にはガス通路１１０を介してＡｒガス
源１１０、酵素ガス（Ｏ₂ ）源１１２及びクリーニング
用ガスとして例えばＮＦ₃ ガス源１１４が接続されてお
り、それぞれ開閉弁１１６Ａ、１１６Ｂ、１１６Ｃやマ
スフローコントローラ１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃに
より流量制御を行なうようになっている。また、反応室
９０及びプラズマ室８８の区画部側壁には、処理ガス導
入ノズル１２０が設けられており、このノズル１２０に
はガス通路１２２を介して処理ガス、例えばシラン源１
２４が接続されている。このガスは、ガス通路１２２の
途中に介設した開閉弁１１６Ｄ及びマスフローコントロ
ーラ１１８Ｄによりその流量が制御される。そして、処
理室２２の側壁には、この内部を真空引きにするために
図示しない真空ポンプに接続された排気口１２６が設け
られる。

【００２４】次に、このように構成された装置による成
膜処理について詳細を後述する。すなわち、処理室２２
内のチャンバクリーニング処理、カラデポジション処
理、ダミーラン処理、モニタ処理等の補助処理を行なう
が、この場合には、それぞれに対応したダミー被処理体
としてのダミーウエハを用いる。この実施例において
は、これらのダミーウエハを収容するために搬送室２４
には、図２に示すように、前記ダミー被処理体収容室２
６が連結されている。図３に示すように、この収容室２
６は、例えばアルミニウム等により、略円筒体状に成形
された容器１２８により構成されており、搬送室２４と
の連結部、即ち側壁は開口部１２９を形成するフランジ
１３０を介して同一雰囲気の構造になっている。即ち、
搬送室２４の側壁に搬送室２４に対して連通、例えば開
放状態で接続されている。この容器１２８の底部１２８
Ａは、ボルト１３１等により開閉可能に且つシール部材
１３３を介して容器本体に気密に取り付けられている。

【００２５】この収容室２４内においては、枚数例えば
７〜１０枚程度のダミーウエハＤＷを収容できる大きさ
で、材質例えば石英製のダミー用カセット１３２がダミ
ー用載置台１３４上に載置されている。このダミー用載
置台１３４は、容器底部１２８Ａを貫通して設けられた
ダミー用昇降機構１３６の昇降ヘッド１３６Ａの先端に
取り付けられており、載置台１３４上に設けたダミー用
カセット１３２を昇降可能としている。前記ロッド１３
６Ａは、容器底部１２８Ａにシール手段、例えばＯリン
グ等よりなるシール部材１３８を介して気密にその長手
方向へ滑動自在に貫通して設けられる。従って、ダミー
用昇降機構１３６によりダミー用カセット１３２の高さ
調整を行なうことにより、このダミー用カセット１３２
に収容された任意のダミーウエハＤＷに対して、搬送室
２４内のウエハ用多関節アーム５４が開口部１２９を介
してハンドリングし、アクセス可能となるよう構成され
ている。

【００２６】ここで、ダミーウエハＤＷとは、詳細は後
述するようなクリーニング用ダミーウエハＤＷ１、カラ
デポジョン用ダミーウエハＤＷ２、ダミーラン用ダミー
ウエハＤＷ３及びモニタ用ダミーウエハＤＷ４よりな
る。尚、シール性を確保しつつ、ダミー載置台１３４を
昇降し得るならば、この種の昇降機構に限定されず、ど
のようなものでも用いることができる。このような構成
は、搬送室２４と収容室２６をゲートバルブによる気密
性の仕切りが無いため、ダミーウエハのハンドリングス
ループットを向上する利点を有する。搬送室２４と収容
室２６とは一度排気されれば、被処理体の処理の都度排
気しなくても済むよう、ロードロック室（図示せず）を
設ければスループットの劣化はない。

【００２７】また、この収容室２６の１つの壁である、
例えば天井部１４２全体は耐久性のある透明材料、例え
ば石英により形成されて監視窓１４４となっており、内
部状態を視認できるようになっている。そして、この天
井部１４の周辺部は、収容室２６の側壁の上端フランジ
部１４６にシール部材、例えばＯリング１４８を介して
ボルト１５０でもって強固に且つ着脱可能に取れ付けら
れ、開閉蓋となっている。従って、ダミー用カセット１
３２をこの収容室２６内に搬入・搬出させる場合には、
この天井部１４２を取り外して行うことが可能となる。
更に、この収容室２６の少なくとも１つの側壁には、透
明材料、例えば石英よりなる監視窓１５２が、シール部
材、例えばＯリング１５４を介して気密に取り付けられ
ている。図示例では監視窓１５２の位置は、ダミー用カ
セット１３２の背面側となっているが、カセット１３２
内が見易いように他の側壁面に設けるようにしてもよ
い。

【００２８】また、収容室２６の高さは、ダミー用カセ
ット１３２を昇降し得るように少なくともこのカセット
１３２の高さの略２倍の高さを有している。このような
ダミー用カセット１３２には、前述した各補助処理に対
応させた複数枚のダミーウエハＤＷが予め収容されてい
る。尚、図１中において符号１４０は、プラズマ成膜処
理するための前述した各種ガス源を収容するガスボック
スである。

【００２９】次に、以上のように構成された本発明の使
用方法について説明する。ダミーウエハローディング工程。まず、通常の処理、例えばＥＣＲによる成膜処理を行な
うに先立って、補助処理時に使用する複数枚のダミーウ
エハＤＷをダミー被処理体収容室２６内のダミー用カセ
ット１３２に予め収容しておく。このダミーウエハとし
ては、詳細は後述するクリーニング処理時に使用するク
リーニング用ダミーウエハＤＷ１、カラデポジション時
に使用するカラデポジション用ダミーウエハＤＷ２及び
ダミーラン時に使用するダミーラン用ダミーウエハＤＷ
３、膜厚やパーティクル数等を事前にチェックするモニ
タ処理時に使用するモニタ用ダミーウエハＤＷ４があ
る。

【００３０】ここで、クリーニング用ダミーウエハＤＷ
１としては、例えばアルミウエハ、サファイヤウエハを
用いて繰り返し使用するが、他のカラデポジョン用ダミ
ーウエハＤＷ２、ダミーラン用ダミーウエハＤＷ３及び
モニタ用ダミーウエハＤＷ４は、ベアシリコンウエハを
用い、１回限りの使用とする。各ダミーウエハは、収容
室２６内の容量が許す限り、それぞれ複数枚収容してお
けばよく、また、ダミーウエハの交換は搬送室２４及び
カセット室を介して取り換えればよい。図示例では、ク
リーニングＤＷ１が１枚、他のダミーウエハＤＷ２、Ｄ
Ｗ３、ＤＷ４はそれぞれ２枚収容している状態を示す。
ダミーウエハＤＷの収納が終了したならば、通常の処理
に移行するのであるが、まず、未処理の製品ウエハを収
容したカセットを外部からユニット間搬送ロボットなど
により搬送してきて、これをＩ／Ｏポート３２に設置す
る（図１及び図５参照）。

【００３１】ウエハカセットローディング工程。そして、このＩ／Ｏポート３２とカセット室２８との間
に設けられたカセット用多関節アーム５０を予め記憶さ
れたプログラムにより伸縮駆動することにより、Ｉ／Ｏ
ポート３２に設置したカセット３４を、開かれたゲート
ドア４２を介してカセット室２８内に取り込み、これを
カセット載置台３８上に設置する。ウエハローディング工程。そして、ゲートドア４２を閉じてカセット室２８内を密
閉した後に、ここに設けた真空排気系４６を駆動してカ
セット室２８内を真空引きし、すなわち、搬送室２４の
真空度と同一又はやや負圧となる所定の真空度に達した
ならば、これと予め真空状態になされている搬送室２４
との間を区画するゲートバルブ４４を開いて両室を連通
させ、搬送室２４内のウエハ用多関節アーム５４を用い
て１枚のウエハＷを搬送室２４内に取り込み、これを所
定の処理室２２内のサセプタ６８上に載置してこれを静
電チャック７２で吸着保持する（図４参照）。

【００３２】ＥＣＲＣＶＤ工程。そして、処理室２２内を密閉した後に、この処理室２２
の内部を真空引きして予め定められた真空度に達した
後、アルゴンガス、酸素及び原料ガスであるシランガス
をこの処理室２２内に供給しつつ所定のプロセス圧力、
例えば１ｍＴｏｒｒ程度に維持する。これと同時に、マ
イクロ波発生器１０２から発生したマイクロ波をマイク
ロ波導入窓９６を介してプラズマ室８８内に導入し、更
にメインコイル１０４及びサブコイル１０６を駆動して
処理室２２内に下方向に向かうミラー磁界を形成する。
このミラー磁界と、導入さたマイクロ波の相互作用で電
子サイクロトロン共鳴が生じてプラズマ室８８にてアル
ゴンガスがプラズマ化され、ここで発生したイオンは磁
界に沿って反応室９０側に供給され、このプラズマエネ
ルギーにより、酸素及びシランガスが活性化されて反応
し、ウエハ表面に対してスパッタを行いつつＳｉＯ₂ の
成膜が施される。この時、静電チャック７２へはバイア
ス高周波電源８６よりバイアス電圧を印加し、ウエハ表
面へのイオンの引き付けを良好に行なわしめている。こ
のようにしてＥＣＲＣＶＤを行なう。

【００３３】ウエハアンローディング工程。このようにして、ウエハＷに対して所定の成膜処理を施
したならば、予め定められたプログラムにより、この処
理済みのウエハＷを取り出して、前記したと逆の経路を
経て、処理済みのウエハＷを収容するカセットに収容
し、また、新たな未処理のウエハに対して同様な処理を
施す。このようにして、連続して複数枚、例えば１０枚
のウエハの成膜処理が完了すると、例えば処理室２２の
内壁等にもかなりの量の不要な膜が付着し、この付着物
の一部が落下してパーティクルの原因となるとから、こ
れをクリーニング処理により除去する。

【００３４】チャンバクリーニング工程。クリーニング用ダミーウエハのローディング。このクリーニング処理は、次のようにして行なう。図２
及び図３に示すように、まず、搬送室２４内のウエハ用
多関節アーム５４を用いて、ダミー被処理体収容室２６
内に予め収容してある複数種類のダミーウエハから予め
定められた位置に収納されているクリーニング用のダミ
ーウエハＤＷ１を取り出し、これをクリーニング対象と
なっている処理室２２内に搬入してサセプタ６８上に載
置し、これを静電チャック７２で吸着保持する。

【００３５】このダミーウエハの設置はクリーニング処
理中に、クリーニングガスで静電チャック構造の表面に
設けられている誘電体膜が損傷を受けることを防止す
る。収容室２６からダミーウエハを取り出す時には、ダ
ミー昇降機１３６を自動的に駆動してダミー用カセット
１３２を上下動し、アーム５４により搬出される選択さ
れたクリーニング用ダミーウエハＤＷ１の高さ調整を自
動的に行なう。クリーニング工程。クリーニング用ダミーウエハＤＷ１の搬入が完了したな
らば、処理室２２内を密閉状態にして、この中にクリー
ニングガスとして例えばＮＦ₃ を流し込み、プラズマレ
スのチャンバクリーニング処理工程を行なって内壁等に
付着していた不要な成膜を除去してしまう。

【００３６】クリーニング用ウエハアンローディング。このようにしてクリーニング処理が終了したならば、こ
こで使用したクリーニング用のダミーウエハＤＷ１を、
静電チャックを解除してアーム５４により搬出し、上記
したと逆の経路を経て、再度、ダミー被処理体収容室２
６内のダミー用カセット１３２の所定の位置に収容し、
次のプログラムで再び使用する。使用回数はクリーニン
グの都度エッチングされることにより薄くなり、ハンド
リングのための機械的強度が保持されている回数を予め
設定して、この回数だけ繰り返し使用される。

【００３７】カラデポジョン工程。次に、上記クリーニング処理により、処理容器６０を構
成する母材が剥き出し状態になるのでこれを保護する目
的で、この表面に保護膜を形成するカラデポジション処
理を行なう。このカラデポジション処理は、次のように
行なう。まず、前述のクリーニング処理の場合と同様
に、搬送室２４内のウエハ用多関節アーム５４を用い
て、ダミー被処理体収容室２６内に予め定められた位置
に収容してあるカラデポジション用のダミーウエハＤＷ
２を取り出し、これをクリーニング完了後の処理室２２
内に搬入してサセプタ６８上に載置し、これを静電チャ
ック７２で吸着保持する。これにより、カラデポジショ
ン中に、静電チャック７２の表面に保護膜が成膜してし
まうことを防止する。

【００３８】上記ダミーウエハＤＷ２のサセプタ６８上
への搬入が完了したならば、処理室２２内を密閉状態に
して、この中に、成膜ガス例えば前述した通常の成膜処
理時と同様にアルゴンガス、酸素、シランガスを供給す
ると同時にマイクロ波も導入してミラー磁界も形成し、
ＥＣＲプラズマを発生させて通常のカラデポジション処
理を行なう。これにより、処理容器等の剥き出しになっ
た母材表面に保護膜（ＳｉＯ₂ ）を形成する。このカラ
デポジション処理は、実質的には、成膜処理であるが、
成膜時間等が異なっており、後続して行なわれる本来の
成膜処理に対して十分に耐久性のある保護膜を形成でき
るような処理条件が設定される。カラデポジョン用ダミーウエハアンローディング工程。このようにして、カラデポジション処理が終了したなら
ば、ここで使用したカラデポジション用のダミーウエハ
ＤＷ２を上記したと逆の経路を経て、再度ダミー用カセ
ット１３２の所定の位置に収納しておく。そして、以後
は、前述したような通常の成膜処理に移行することにな
る。

【００３９】ダミーラン処理工程。ところで、休止していた処理装置を立ち上げた後など
は、装置自体が十分に安定していないので、この状態で
いきなり製品ウエハの成膜処理を行なうと、ウエハ間で
成膜品質のバラツキが生じて均一性を保てなくなる。従
って、このような場合には、直ちに製品ウエハの成膜処
理を行なわず、これに先立って、ダミーウエハを用いて
例えば１回だけダミーランを行なうことによって装置を
安定化させ、安定化した後これに引き続いて製品ウエハ
の成膜処理を行なうようになっている。この場合、複数
回必要に応じて実行することは有益である。即ち、１回
のダミー成膜毎にダミーウエハを交換して、複数回行な
ってもよいし、ダミーウエハは交換せず、ダミーの成膜
処理プロセスを複数実行してもよい。

【００４０】このダミーラン処理は、次のようにして行
なう。まず、前述したクリーニング処理時等と同様にし
て、予めダミー用カセット１３２内の定められた位置に
収容してあったダミーラン用のダミーウエハＤＷ３を、
アーム５４を用いて取り出し、これを処理室２２のサセ
プタ６８上に載置保持させる。次に成膜ガスであるアル
ゴンガス、酸素、シランガス等を供給し、マイクロ波を
導入して、ＥＣＲプラズマによる通常の成膜処理時と同
様の条件下で成膜処理を行なって、ダミーランを実施す
る。

【００４１】ダミーラン用ダミーウエハアンローディン
グ工程。ダミーラン終了後のダミーラン用のダミーウエハＤＷ３
は、静電チャック７２を解除し、アーム５４によりサセ
プタ６８から搬出され、搬入時と逆の経路を経て再度、
ダミー用カセット１３２の所定の位置に収容されること
になる。以後は、製品未処理ウエハがカセット室２８側
から処理室２２内に搬入され、一連の成膜処理が連続的
に行なわれることになる。モニタ処理工程。又、上記カラデポジョンの処理が終了した後には、この
後、直ちに成膜処理を行なっても予期した膜厚の膜付け
ができるか否か、或いはパーティクル数は十分に減少し
ているか否か、チェックの必要性が生ずる場合がある。
このような場合には、ダミー用カセット１３２内の予め
定められた位置に収容してあったモニタ用ダミーウエハ
ＤＷ４を、アーム５４を用いて取り出し、これをサセプ
タ６８上に載置保持させる。次に、上記ダミーラン処理
と同様に所定の成膜ガスを処理室２２内に供給し、マイ
クロ波を導入してＥＣＲプラズマによる成膜処理を通常
の成膜処理と同様な条件下で行なってモニタ処理を行な
う。

【００４２】モニタ用ダミーウエハアンローディング工
程。モニタ処理終了後のモニタ用ダミーウエハＤＷ４は静電
チャック７２を解除し、アーム５４によりサセプタ６８
から搬出され、カセット室２８を介して検査のために外
部に取り出されることになる。尚、上記処理後の各ダミ
ーウエハＤＷは、収容室２６から必要に応じて、或いは
その処理が終了した時に装置外に取り出され、また、未
使用のダミーウエハＤＷと交換される。

【００４３】このように、本発明においては、クリーニ
ング処理、カラデポジション処理、ダミーラン処理、モ
ニタ処理等の補助処理を行なう場合には、搬送室２４に
連設されたダミー被処理体収容室２６内に予め収容して
おいたダミーウエハＤＷを用いるようにしたので、これ
らの処理を迅速に行なうことができ、常に被処理半導体
ウエハをクリーンな環境で成膜でき、装置の稼動率を高
めてスループットを向上させることが可能となる。

【００４４】更に、上記した補助処理を行なう毎に、外
部よりそのためのダミーウエハを搬入・搬出させる場合
と比較してその都度、カセット室２８内の雰囲気を給排
気して真空引き操作と大気圧復帰操作とを繰り返し行な
わなければならず、その操作に要する時間をロスする
が、この実施例においては、そのような給排気操作が不
要になるので、その分、前述したように、スループット
を向上させることが可能となる。一般的には、給気或い
は排気動作に例えば５〜６分程度要することから、少な
くともこの時間に相当する分だけ、スループットを向上
させることができる。

【００４５】上記ダミーウエハＤＷが、複数回繰り返し
使用されて限界に達したならば、これをＩ／Ｏポート３
２側へ搬出し、新たなダミーウエハと交換すればよい。
或いは、１回しか使用できない場合には、同種のダミー
ウエハを複数枚、収容室２６内に収容しておけばよい。
また、ここでは搬送室２４とダミー被処理体収容室２６
との間は、開放されて、常時連通状態になされている
が、これらの間にゲートバルブを設け、必要時のみこれ
らの間を連通させるようにし、パーティクル対策を施す
ようにしてもよい。更に、上記したようなダミー被処理
体収容室２６を複数個、搬送室２４に対して連設し、補
助処理の種別毎に使用する収容室を分けるようにしても
よい。また、この実施例にあっては、同種の処理室２２
を２台、搬送室２４に連設させた場合を例にとって説明
したが、これに限定されず、処理室が１台のみの場合、
或いは３台以上の場合、更には異種の処理を行なう場合
にも適用することができる。

【００４６】また、収容室２６内にダミー用カセット１
３２を搬入・搬出する場合或いは内部をメンテナンスす
る場合には、収容室内部を常圧とし、そして、ボルト１
５０を解除することにより、着脱可能になされた天井部
１４２を取り外すことにより行なえばよい。更には、こ
の収容室２６の天井部４２及び一部の側壁はそれぞれ監
視窓１４４、１５２として構成されるので、これを密閉
状態で内部を監視でき、特に、多関節アーム５４の位置
決めのティーチング時には、監視窓１４４、１５２から
内部を覗きつつこのティーチング操作を行なうようにす
れば、ティーチングのために内部を開放する必要もな
く、作業能率を向上させることができる。

【００４７】また更には、処理室としては、ミラー磁界
によるＣＶＤ装置のみならず、カスプ磁界によるＣＶＤ
装置、エッチング装置、スパッタ装置、アッシング装置
等、種々の装置に適用することが可能である。更にま
た、上記実施例では、クラスタツール構成のＣＶＤに適
用した例について説明したが、インライン型マルチチャ
ンバでも、ロードロック室とプロセス室それぞれ１室の
みの構成でもよい。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の処理装置
及びその使用方法によれば次のように優れた作用効果を
発揮することができる。搬送室に連設したダミー被処理
体収容室内に予めダミー被処理体を収容しておき、クリ
ーニング処理、カラデポジョン処理、モニタ処理、ダミ
ーラン処理の内、少なくとも２種以上の補助処理を行な
う場合には、この収容室内に設けたダミー被処理体を用
いて行なうようにしたので、ダミー被処理体の搬入・搬
出操作を迅速に行なうことができる。

【００４９】従って、従来装置の様にダミー被処理体を
使用する毎にこれを外部から搬入・搬出させる場合と異
なり、カセット室の真空引き、大気復帰操作にもとなう
時間的損失をなくすことができるので、装置の稼動率を
上げて、スループットを大幅に向上させることができ
る。また、収容室の壁面を開閉可能とすることにより、
ダミー用カセットの搬入・搬出及びメンテナンスが容易
となる。また、収容室の壁面に監視窓を設けることによ
り、内部の状態を監視でき、例えばティーチング操作
を、内部を大気開放することなく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の成膜装置の全体を示す概略構成図であ
る。

【図２】処理室と搬送室とダミー被処理体収容室との連
結状態を示す断面図である。

【図３】図２に示すダミー被処理体収容室の拡大断面図
である。

【図４】処理室を示す断面図である。

【図５】カセット室の近傍を示す図である。

【図６】従来の処理装置を示す概略構成図である。

【符号の説明】

２０成膜装置２２処理室２４搬送室２６ダミー被処理体収容室２８カセット室３２Ｉ／Ｏポート３４カセット３８カセット載置台５０カセット用多関節アーム５４ウエハ用多関節アーム６６処理容器６８サセプタ７２静電チャック８６バイアス用高周波電源８８プラズマ室９０反応室９６マイクロ波導入窓１００矩形導波管１０２マイクロ波発生器１０４メインコイル１２８容器１３２ダミー用カセット１３４ダミー載置台１３６ダミー昇降機構１４４、１５２監視窓ＤＷダミーウエハ（ダミー被処理体）ＤＷ１クリーニング用ダミーウエハＤＷ２カラデポジョン用ダミーウエハＤＷ３ダミーラン用ダミーウエハＤＷ４モニタ用ダミーウエハＷ半導体ウエハ（被処理体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｄ 21/68 21/68 ＡＨ０５Ｈ 1/46 Ｈ０５Ｈ 1/46 ＬＣＢ (72)発明者清水明夫神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内 (72)発明者片桐源一神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理体に成膜処理を施す処理室と、こ
の処理室に対して前記被処理体を搬入・搬出可能に設け
られた搬送室を有する成膜装置において、前記処理室内
のクリーニング処理を行なう時に用いるクリーニング用
ダミー被処理体と、前記処理室の内壁面を保護するため
のカラデポジション処理を行なう時に用いるカラデポジ
ション用ダミー被処理体と、前記成膜による膜厚等を検
査するためにモニタ処理を行なう時に用いるモニタ用ダ
ミー被処理体と、前記成膜装置自体を安定化させるため
のダミーラン処理を行なう時に用いるダミーラン用ダミ
ー被処理体と、これらダミー被処理体の内、少なくとも
２種類のダミー被処理体を収容するためのダミー被処理
体収容室を前記搬送室と連通状態となるように連設する
ように構成したことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】前記搬送室には、複数の前記処理室が共
通に連設されていることを特徴とする請求項１記載の成
膜装置。
【請求項３】前記ダミー被処理体収容室内には、複数
の前記ダミー被処理体を収容することができるダミー用
カセットと、このダミー用カセットを載置して昇降移動
可能になされたダミー用昇降台とが設けられていること
を特徴とする請求項１又は２記載の成膜装置。
【請求項４】前記ダミー被処理体収容室の少なくとも
１つの壁面は、前記ダミー用カセットの搬入・搬出を可
能とするために開閉可能になされていることを特徴とす
る請求項３記載の成膜装置。
【請求項５】前記開閉可能になされた少なくとも１つ
の壁面は、前記被処理体収容室の天井部であることを特
徴とする請求項４記載の成膜装置。
【請求項６】前記ダミー被処理体収容室の少なくとも
１つの壁面には、内部を監視するための監視窓が設けら
れていることを特徴とする請求項１乃至５記載の成膜装
置。
【請求項７】前記搬送室の前段には、複数の前記被処
理体を収容することができるカセットを収容するカセッ
ト室を設けてあることを特徴とする請求項１乃至６記載
の成膜装置。
【請求項８】被処理体に成膜処理を施す処理室と、こ
の処理室に対して前記被処理体を搬入・搬出可能に設け
られた搬送室を有する成膜装置の使用方法であって、前
記処理室内のクリーニング処理を行なう時に用いるクリ
ーニング用ダミー被処理体と、前記処理室の内壁面を保
護するためのカラデポジション処理を行なう時に用いる
カラデポジション用ダミー被処理体と、前記成膜による
膜厚等を検査するためにモニタ処理を行なう時に用いる
モニタ用ダミー被処理体と、前記成膜装置自体を安定化
させるためのダミーラン処理を行なう時に用いるダミー
ラン用ダミー被処理体と、これらダミー被処理体の内、
少なくとも２種類のダミー被処理体を、前記搬送室と連
通状態となるように連設するダミー被処理体収容室に予
め収納し、前記処理室での処理に必要とするダミー被処
理体を選択して前記処理室の予め定められた位置に搬入
し、所望する処理を行なう工程を設けたことを特徴とす
る成膜装置の使用方法。
【請求項９】前記処理室内をクリーニング処理した後
に、前記ダミー被処理体収容室から前記カラデポジショ
ン用ダミー被処理体を取り出してこれを前記処理室内に
搬入し、その後、カラデポジション処理を行なって前記
処理室の内壁に保護膜を形成するように構成したことを
特徴とする請求項８記載の成膜装置の使用方法。
【請求項１０】前記カラデポジション処理を行なった
後に、前記ダミー被処理体収容室から前記ダミーラン用
ダミー被処理体を取り出してこれを前記処理室内に搬入
し、その後、モニタ処理を行なうようにしたことを特徴
とする請求項９記載の成膜装置の使用方法。
【請求項１１】被処理体に成膜処理を施す処理室と、
この処理室に対して前記被処理体を搬入・搬出可能に設
けられた搬送室を有する成膜装置であって、前記搬送室
に、前記処理室内のクリーニング処理を行なう時に用い
るクリーニング用ダミー被処理体と、前記処理室の内壁
面を保護するためのカラデポジション処理を行なう時に
用いるカラデポジション用ダミー被処理体と、膜厚等を
検査するために成膜を施すモニタ処理を行なう時に用い
るモニタ用ダミー被処理体と、前記成膜装置自体を安定
化させるためのダミーラン処理を行なう時に用いるダミ
ーラン用ダミー被処理体と、これらダミー被処理体の
内、少なくとも２種類のダミー被処理体を収容するため
のダミー被処理体収容室を前記搬送室と常時連通状態と
なるように連設するようにした成膜装置の使用方法にお
いて、前記被処理体に前記成膜処理を施すに先立って、
前記ダミー被処理体収容室からダミーラン用ダミー被処
理体を取り出してこれを前記処理室内に搬入し、ダミー
ラン処理を行なうように構成したことを特徴とする成膜
装置の使用方法。