JPH09148265A - 半導体製造装置 - Google Patents
半導体製造装置Info
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Abstract
おいて、凝縮現象による微粒子の発生を低減する。 【解決手段】ベンティング用気体注入管71の所定部位
に装着された加熱源、排気管の所定部位に装着され、開
放程度に応じてロ−ドロック部からポンプに流れる気体
の速度を調節する機能を有する排気速度調節用バルブ6
1、口径が小さい部分と大きい部分とを有し、排気速度
を低下させる主排気管部Dにより、ロ−ドロック部内に
おける気体の断熱膨張を防止して凝縮現象による微粒子
の発生を低減する。
Description
係り、特に、真空システムを備えた半導体製造装置に関
する。
よる半導体装置の製造工程において、半導体ウェハが置
かれた反応室の圧力を下げる際に微粒子が形成される。
この微粒子は、半導体ウェハの表面に堆積し、半導体装
置の歩留まりや信頼性を低下させる。この問題は、半導
体ウェ−ハの大口径化、半導体装置の高集積化に伴い一
層深刻になる。
子が発生するのは、気体の断熱膨張による凝縮現象に起
因する。
ズムは、Yan Ye等により提案されている(Yan Ye
et al. 、"Condensation-Induced Particle Formation
during Vacuum Pump Down" in Journal of the Electr
ochemical Society 、Vol.140, No.5 、May 1993 print
ed in U.A.S copyright 1993、pp.1463-1468) 。
メカニズムを概略的に説明する。反応室内の圧力が急激
に下がると、その内部の気体は、断熱膨張により温度が
急激に低下する。この際、気体が凝縮されて水滴が形成
される。そして、水滴が形成される際に、気体中のSO2
、O3、H2O2、その他の不純物が水滴に向かって拡散し
吸着される。
より大きいため、反応室の壁の温度は水滴の温度よりも
緩やかに下がる。従って、反応室の壁と水滴との温度差
によって反応室の壁から水滴に熱が伝導されることによ
り、水滴が加熱され、蒸発する。この蒸発に伴って水滴
内の不純物の濃度は相対的に高くなる。このような凝縮
過程において、水滴内のH2O2の濃度が十分に高くなる
と、H2O2とSO2が高速に反応して硫酸を含む水滴が形成
される。そして、水滴が蒸発し続けると、硫酸を主成分
とする球形の残余微粒子のみが残る。この微粒子の主元
素は、炭素、硫黄、酸素であり、約180℃の温度でも
蒸発せずに残る。
る微粒子の数は、反応室が狭いほど、気体の相対湿度が
高いほど、減圧速度またはベンティング速度が速いほど
多くなる。
た半導体製造装置の1つであるイオン注入装置の概略図
である。同図において、10は半導体ウェハのイオン注
入工程のための反応室、20は反応室10の所定部位に
連通され、反応室10内に移送される半導体ウェハが装
着されるロ−ドロック部、30は反応室10と各ロ−ド
ロック部20との間に配置され、各ロ−ドロック部20
と反応室10とを分離するか否かを決定する分離用バル
ブ、40は各ロ−ドロック部20から反応室10に半導
体ウェハを移送させる際に、真空状態を維持するために
各ロ−ドロック部20を減圧するポンプ、50は各ロ−
ドロック部20とそれぞれ連結された2つの副排気管部
Aと、一端が2つの副排気管部Aに、他端がポンプ40
に連結された主排気管部Bとを有する排気管、60は副
排気管部Aの所定部位に装着されてロ−ドロック部20
からポンプ40に流れる気体を遮断するか否かを決定す
る遮断用バルブ、70はロ−ドロック部20にベンティ
ング用気体を注入するためのベンティング用気体注入部
である。
より開/閉の2つの状態が決定されるエアバルブが用い
られる。また、主排気管部Bの口径は、副排気管部Aの
口径より大きい。これは、主排気管部Aが各ロ−ドロッ
ク部20から排気される気体が合流して主排気管部Bを
通るからである。
と、まず、遮断用バルブ60とポンプ40との間の排気
管50を約10-3torr程度の低真空に維持する。次
いで、ロ−ドロック部20にウェハを装着した後、遮断
用バルブ60を開けて当該ロ−ドロック部20の圧力を
約10-3torr程度まで下げる。次いで、分離用バル
ブ30を開けてウェ−ハを反応室10に移送する。この
時の反応室10の圧力は10-6torr以下の高真空で
ある。ロ−ドロック部20を低真空にする理由は、大気
圧と反応室10内の高真空との圧力差を縮めて急激な気
体の乱流を防止すると共に、反応室10にウェハを移送
する前にロ−ドロック部20で予め微粒子の数を減らす
ためである。
れるエアバルブ60を拡大した断面図である。同図にお
いて、100は側面と底面に開口部が形成された円筒形
ケ−ス、200は円筒形ケ−ス100の所定位置に配置
され、円筒形ケ−ス100の内部を上下に分けると共
に、中央部には円筒形ケ−ス100の上下を連結する孔
が形成された隔板、300は隔板200の前記孔の外周
面に固着され、隔板200の下側面によりシ−リングさ
れると共に、下端部の外側にはOリング400を備え、
円筒形ケ−ス100の下面に形成された開口部を開閉す
るベロ−ズ、500は円筒形ケ−ス100の内部上段に
装着され、円筒形ケ−ス100の底面の方向に膨らんだ
弾力性のあるゴムブ−ツ、600はゴムブ−ツ500の
下側に固定され、隔板200の前記孔に一部が挿入され
るスプリング支持台、700はベロ−ズ300の内部の
下段とスプリング支持台600とに両端が固着されたス
プリング、800は円筒形ケ−ス100の内部の上部側
面に連通された空気注入口、900はロ−ドロック部2
0(図1参照)からポンプ40(図1参照)への気体の
流れを示す。
力が一定圧力未満であれば、ベロ−ズ400により円筒
形ケ−ス100の底面の開口部が閉じる。一方、該圧力
が一定圧力以上であればゴムブ−ツ500の膨らみのあ
る端部が上方に押されてベロ−ズ400が垂直方向に縮
まり、円筒形ケ−ス100の底面の開口部が開く。この
場合、前記開口部が瞬時に開くためロ−ドロック部20
(図1参照)の圧力が急激に下がる。
ら発生した微粒子を観察したSEM(Scanning Electron
Microspectroscopy) 写真であり、この微粒子は約0.
3〜3.7μmの大きさを有する球形である。
(Auger Electron Spectroscopy) で分析した結果であ
り、微粒子の主元素は硫黄、酸素、炭素である。
製造装置において、ロ−ドロック部から発生した微粒子
の形状と主要構成元素とを分析した上記の結果は、Ya
nYe等により提案されたように、気体の凝縮現象によ
り微粒子が発生したことを示す。換言すると、ロ−ドロ
ック部の気体を排出する排気管に装着された遮断用バル
ブが急速に開くことに伴い、ロ−ドロック部の圧力が急
激に下がる結果、ロ−ドロック部内の気体の断熱膨張に
より微粒子が発生する。
のベンティング時にもベンティング用気体が断熱膨張さ
れ、微粒子が発生する。
に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロ−ドロッ
ク部内の気体の断熱膨張を防止し、凝縮現象による微粒
子の発生を抑制する半導体製造装置を提供するにある。
め、本発明に係る第1の半導体製造装置は、半導体装置
の製造工程の行われる反応室と、前記反応室の所定部位
に連通され、反応室内に移送される半導体ウェハの装着
されるロ−ドロック部と、前記ロ−ドロック部を減圧す
るためのポンプと、前記ロ−ドロック部と前記ポンプと
を連結して前記ロ−ドロック部の気体を排出する排気管
と、前記排気管の所定部位に装着されたバルブとを具備
する半導体製造装置において、前記バルブは前記ロ−ド
ロック部から前記ポンプに流れる気体の速度を調節し得
る排気速度調節用バルブであることを特徴とする。
第2の半導体製造装置は、半導体装置の製造工程が行わ
れる反応室と、前記反応室の所定部位に連通され、前記
反応室内に移送される半導体ウェ−ハの装着されるロ−
ドロック部と、前記ロ−ドロック部にベンティング用の
気体を注入するためのベンティング用気体注入管とを備
えた半導体製造装置において、前記ベンティング用気体
注入管は、前記ロ−ドロック部に注入されるベンティン
グ用気体を加熱するために前記ベンティング用気体注入
管の所定部位に装着された加熱源をさらに具備すること
を特徴する。
第3の半導体製造装置は、半導体装置の製造工程の行わ
れる反応室と、前記反応室の所定部位に連通され、前記
反応室内に移送される半導体ウェ−ハの装着される複数
のロ−ドロック部と、前記複数のロ−ドロック部を減圧
させるためのポンプと、前記複数のロ−ドロック部と前
記ポンプとを連結して前記複数のロ−ドロック部の気体
を排出する排気管と、前記排気管の所定部位に装着され
たバルブとを具備する半導体製造装置において、前記排
気管は、前記複数のロ−ドロック部とそれぞれ連結され
る複数の副排気管部と、一端が前記複数の副排気管部
に、他端が前記ポンプに連結され、所定の領域の口径が
残り領域の口径と異なる主排気管部とを備えることを特
徴とする。
第4の半導体製造装置は、高真空の中で半導体ウェハに
処理を施すための反応室と、前記反応室を大気圧に開放
することなく半導体ウェハを移送するためのロ−ドロッ
ク部と、前記ロ−ドロック部を減圧するためのポンプと
を有する半導体製造装置であって、前記ロ−ドロック部
を前記ポンプにより減圧する際の凝縮現象による微粒子
の発生を抑制する手段を具備することを特徴とする半導
体製造装置。
明の実施の形態を詳細に説明する。
1の実施の形態に係る半導体製造装置の1つであるイオ
ン注入装置の概略図である。同図において、11は半導
体ウェハのイオン注入工程のための反応室、21は反応
室11の所定部位に連通され、反応室11内に移送され
る半導体ウェハが装着されるロ−ドロック部である。ロ
ードロック部21は、1または複数個(例えば、図示の
例は2個)備えられる。
部21との間に配置され、各ロ−ドロック部21と反応
室11とを分離するか否かを決定する分離用バルブ、4
1は各ロ−ドロック部21から反応室11に半導体ウェ
−ハを移送させる際に、真空状態を維持するために各ロ
−ドロック部21を減圧するポンプ、51は各ロ−ドロ
ック部21とそれぞれ連結された複数個(例えば、図示
の例は2個)の副排気管部Cと、一端が各副排気管部C
に、他端がポンプ41に連結された主排気管部Dとを有
する排気管、61は排気管51に装着され、開放程度に
応じて各ロ−ドロック部21からポンプ41に流れる気
体の速度(ロ−ドロック部21内の圧力の変化速度)を
調節する機能を有する排気速度調節用バルブ、71は各
ロ−ドロック部21をベンティングする場合にベンティ
ング用気体を注入するためのベンティング用気体注入管
である。
径より大きいことが好ましい。これは、主排気管部Dが
各ロ−ドロック部21から排出される気体が合流して同
時に主排気管部Dを通るからである。排気速度調節用バ
ルブ61としては、スロットルバルブが好適である。
ルブ61を用いて排気速度を徐々に速くすることによ
り、ロ−ドロック部21の急激な圧力の低下による気体
の断熱膨張を防止し、凝縮現象による微粒子の発生を低
減することができる。
位に加熱源(図示せず)、例えばヒ−タ線を装着し、ベ
ンティング時に注入される気体を加熱することにより相
対湿度を下げることができ、これにより気体の断熱膨張
による微粒子の発生を低減することができる。
の好適な実施例であるスロットルバルブの概略図であ
る。同図において、101は両側面に排気管51(図5
参照)と連結される開口部が形成された円筒形ケ−ス、
201は円筒形ケ−ス101の内部を左右に分離する円
板形の回転板、301は円筒形ケ−ス101を直径方向
に垂直に貫き、回転板201の中心を通るように回転板
201と結合された回転軸である。
力が伝達されて回動する。従って、回転板201は、回
転軸301の回動により回転軸301を軸として回動
し、回動の程度(角度)に応じてロ−ドロック部21
(図5参照)からポンプ41(図5参照)に流れる気体
の速度、すなわち減圧の速度が決定される。
2の実施の形態に係る半導体製造装置の1つであるイオ
ン注入装置の概略図である。なお、図5に示す装置と同
一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
定部位に装着され、ロ−ドロック部21からポンプ41
への気体の流れを遮断するか否かを決定する遮断用バル
ブであり、例えばエアバルブが好適である。また、81
はベンティング用気体注入管71の所定部位に装着され
た加熱源であり、例えばヒ−タ線が好適である。
1に注入するベンティング用気体を加熱することによ
り、ベンティング用気体の相対湿度が低くなり、ベンテ
ィング用気体の断熱膨張によるロ−ドロック部21にお
ける微粒子の発生を低減することができる。
3の実施の形態に係る半導体製造装置の1つであるイオ
ン注入装置の概略図である。なお、図5に示す装置と同
一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
21と連結される複数個(例えば、図示の例は2個)の
副排気管部Eと、一端が副排気管部Eに、他端がポンプ
41に連結される主排気管部Fとを有する排気管であ
る。主排気管部Fは、複数の副排気管部Eが合流する位
置から所定の長さの部分は第1の口径を有し、ポンプ4
1と連結される側の残り部分は、前記第1の口径より大
きい第2の口径を有することが好ましい。
複数の副排気管部Eが合流する位置から所定の長さの部
分とする必要はなく、主排気管部Fにおける任意の位置
に配置し得る。
り大きいことが好ましい。
ック部21からポンプ41に流れる気体を遮断するか否
かを決定する遮断用バルブであり、例えばエアバルブが
好適である。この遮断用バルブ61Aは、副排気管部E
の所定位置に装着されることが好ましい。
急激に開いても、排出される気体の速度は、主排気管部
Fの前記第1の口径を有する部分により遅くなるため、
ロ−ドロック部21の急激な圧力の低下による気体の断
熱膨張が抑制され、凝縮現象による微粒子の発生が低減
される。
所定部位に加熱源(図示せず)、例えばヒ−タ線を装着
し、ベンティング時に注入する気体を加熱することによ
り、相対湿度を下げて気体の断熱膨張による微粒子の発
生をさらに低減することができる。
ものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で様々な変
形をなし得ることは明らかである。
る気体の断熱膨張を防止し、これにより凝縮現象による
微粒子の発生を低減することができる。
装置の1つであるイオン注入装置の概略図である。
ブを示した断面図である。
察したSEM写真である。
示す図である。
置の概略図である。
あるスロットルバルブの概略図である。
置の概略図である。
置の概略図である。
Claims (15)
- 【請求項1】 半導体装置の製造工程を実行するための
反応室と、前記反応室の所定部位に連通され、前記反応
室内に半導体ウェハを移送するためのロ−ドロック部
と、前記ロ−ドロック部を減圧するためのポンプと、前
記ロ−ドロック部と前記ポンプとを連結して前記ロ−ド
ロック部の気体を排出する排気管とを有する半導体製造
装置であって、 前記ロ−ドロック部から前記ポンプに流れる気体の速度
を調節する排気速度調節手段を含むバルブを前記排気管
の所定部位に具備することを特徴とする半導体製造装
置。 - 【請求項2】 前記ロ−ドロック部は、ベンティング用
気体を注入するためのベンティング用気体注入管と、前
記ベンティング用気体注入管の所定部位に装着された加
熱源とを有することを特徴とする請求項1に記載の半導
体製造装置。 - 【請求項3】 前記バルブは、スロットルバルブである
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体製造装置。 - 【請求項4】 前記加熱源は、前記ベンティング用気体
注入管を取り囲むヒ−タ線を含むことを特徴とする請求
項2に記載の半導体製造装置。 - 【請求項5】 前記スロットルバルブは、 両側面に前記排気管と連結される開口部を有する円筒形
ケ−スと、 前記円筒形ケ−スの内部の左右を分離する円板形の回転
板と、 前記円筒形ケ−スを垂直に直径方向に貫いて前記回転板
の中心を通るように前記回転板と結合された回転軸と、 前記回転軸を回動する駆動部と、 を含むことを特徴とする請求項3に記載の半導体製造装
置。 - 【請求項6】 前記駆動部は、モ−タであることを特徴
とする請求項5に記載の半導体製造装置。 - 【請求項7】 半導体装置の製造工程を実行するための
反応室と、前記反応室の所定部位に連通され、前記反応
室内に半導体ウェハを移送するためのロ−ドロック部
と、前記ロ−ドロック部にベンティング用の気体を注入
するためのベンティング用気体注入管とを有する半導体
製造装置であって、 前記ロ−ドロック部に注入するベンティング用気体を加
熱するための加熱源を、前記ベンティング用気体注入管
の所定部位に具備することを特徴する半導体製造装置。 - 【請求項8】 前記加熱源は、前記ベンティング用気体
注入管を取り囲むヒ−タ線を含むことを特徴とする請求
項7に記載の半導体製造装置。 - 【請求項9】 半導体装置の製造工程を実行するための
反応室、前記反応室の所定部位に連通され、前記反応室
内に半導体ウェハを移送するための複数のロ−ドロック
部と、前記複数のロ−ドロック部を減圧するためのポン
プと、前記複数のロ−ドロック部と前記ポンプとを連結
して前記複数のロ−ドロック部の気体を排出する排気管
と、前記排気管の所定部位に装着されたバルブとを有す
る半導体製造装置であって、前記排気管は、 前記複数のロ−ドロック部とそれぞれ連結される複数の
副排気管部と、 一端が前記複数の副排気管部に、他端が前記ポンプに連
結され、所定の領域の口径が他の領域と異なる主排気管
部と、 を具備することを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項10】 前記主排気管部において、所定の長さ
の部分は第1の口径を有し、前記ポンプに連結される残
りの長さ部分は前記第1の口径より大きい第2の口径を
有することを特徴とする請求項9に記載の半導体製造装
置。 - 【請求項11】 前記バルブは、前記副排気管部の所定
位置に装着されていることを特徴とする請求項9に記載
の半導体製造装置。 - 【請求項12】 前記複数のロ−ドロック部にベンティ
ング用気体を注入するためのベンティング用気体注入管
と、前記ベンティング用気体注入管の所定部位に装着さ
れた加熱源とをさらに具備することを特徴とする請求項
9に記載の半導体製造装置。 - 【請求項13】 前記バルブは、遮断用バルブであるこ
とを特徴とする請求項9に記載の半導体製造装置。 - 【請求項14】 前記遮断用バルブは、エアバルブであ
ることを特徴とする請求項13に記載の半導体製造装
置。 - 【請求項15】 高真空の中で半導体ウェハに処理を施
すための反応室と、前記反応室を大気圧に開放すること
なく半導体ウェハを移送するためのロ−ドロック部と、
前記ロ−ドロック部を減圧するためのポンプとを有する
半導体製造装置であって、 前記ロ−ドロック部を前記ポンプにより減圧する際の凝
縮現象による微粒子の発生を抑制する手段を具備するこ
とを特徴とする半導体製造装置。
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