JPH09181060A - 薄膜成膜装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被成膜処理体の表面に滴下された液状材
料を常圧下での一又は複数のベーキング処理工程と減圧
下での焼成処理工程を連続的に行うことにより薄膜化す
る薄膜成膜装置において、多品種、小量生産の下におけ
る成膜の高効率化の要求に応え、更に狭占有面積化を図
る。 【解決手段】 各ベーキング処理及び焼成処理をそれぞ
れ別個の枚葉式処理室７、８、９、１４にて行うように
する。枚葉式焼成室１４における加熱はランプ１８によ
り行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜成膜装置、特
に被成膜処理体の表面に滴下された液状材料を常圧下で
の一又は複数のベーキング処理工程と減圧下での焼成処
理工程を連続的に行うことにより薄膜化する薄膜成膜装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造において、ＳＯＧ（Ｓ
ｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）等の液体材料を半導体ウェ
ハの表面に回転塗布して薄膜を形成する技術は不可欠と
なり、その技術の実施には従来例えば図４に示すような
薄膜成膜装置が用いられていた。図面において、１はイ
ンデクサ室で、半導体ウェハ２を複数（例えば２５枚あ
るいは５０枚）収納し得るカセット３がセットされる。
図では１個のカセット３しか存在していないが、セット
できるカセット数は例えば４個である。

【０００３】４は搬送室であり、上記インデクサ室１の
カセット３内の半導体ウェハ２を後述する回転塗布室
（６）へ、該回転塗布室（６）内で回転塗布処理を受け
た半導体ウェハ２を後述する第１ベーキング室（７）へ
というように各室間における半導体ウェハ２の搬送が行
われる。５はその搬送機構である。

【０００４】６は枚葉式の回転塗布室であり、ここで半
導体ウェハ２に対するＳＯＧ等の液状材料の回転塗布が
行われる。７、８、９は第１、第２、第３の枚葉式のベ
ーキング室で、低温（数１０〜１００数１０℃）、常圧
でのベーキング処理（処理時間は例えば１分間程度とい
うように比較的短い。）を行い、各ベーキング室で行わ
れるベーキングの温度、時間等の条件が互いに異なる。
これらベーキング室７、８、９における加熱は抵抗加熱
により行われる。

【０００５】１０はバッチ式の縦型キュア（焼成）室
で、縦型焼成炉１１と該焼成炉１１に石英ボート１３を
用いて半導体ウェハ２を移載する移載機構１２等を有し
ている。そして、例えば５０枚というような多数の半導
体ウェハ２、２、・・・が同時に高温（数１００℃、例
えば約４００℃）、減圧下でキュア（焼成）処理され
る。該キュアのための加熱は抵抗加熱により行われてい
る。

【０００６】このように、従来の薄膜成膜装置は、枚葉
式の処理室６、７、８、９とバッチ式の焼成室１０とが
一体化されていた。

【０００７】そして、この薄膜成膜装置による成膜は次
のように行われる。先ず、インデクサ室１内のカセット
３から１枚の半導体ウェハ２を搬送室４内の搬送機構５
により回転塗布室６に送り、該室６内にて液状材料を半
導体ウェハ２上に回転塗布し、回転塗布が済んだらその
半導体ウェハ２を第１のベーキング室７に搬送してそこ
で第１のベーキング処理を行う。

【０００８】次に、第２のベーキング室８で第２のベー
キング処理を、次に第３のベーキング室９で第３のベー
キング処理を行う。

【０００９】第３のベーキングを終えた半導体ウェハ２
は上記搬送機構５及び図示を省略した移載ロボットによ
り焼成室１０内のウェハボート１３に移載される。そし
て、各ベーキング処理を終えウェハボート１３に載せら
れたウェハ２が所定枚数（例えば５０枚）に達すると、
移載機構１２によりそのウェハボート１３を焼成炉１０
内に入れ、蓋を閉じて焼成炉１０内を真空引きすると共
に、所定温度に昇音し、所定減圧下で所定時間所定温度
に保つキュア処理を行う。これにより、所定膜質の薄膜
が得られる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の薄膜
成膜装置は少品種、大量生産には向くが、多品種、小量
生産には適しないという問題があった。

【００１１】この点について詳しく説明すると、従来に
おいては、一つの品種の半導体装置の製造は、所定枚数
（例えば５０枚）ウェハ単位で行われるのが普通であっ
たので、比較的短時間で行われる各ベーキング処理は枚
葉式ベーキング処理室で行い、各ベーキングを終えたウ
ェハの枚数が所定数に達したら真空引き、昇音のために
時間のかかるキュアを一度にまとめてバッチ式焼成室１
１で行うのが、効率的であった。

【００１２】しかし、最近は多品種、小量生産の傾向が
現れ、一つの品種でウェハ例えば２〜３枚分製造すると
いうような注文が増えている。このような注文に対して
液状材料の回転塗布による薄膜の成膜を図４に示すよう
な従来の薄膜成膜装置を用いた場合、焼成室１０でのキ
ュアに時間が長くかかり過ぎ、効率的に成膜を行うこと
ができないのである。

【００１３】というのは、焼成炉１０はバッチ処理を為
し得るように、具体的には所定枚数、例えば５０枚のウ
ェハ２、２、・・・を収納できるように極めて大型につ
くる必要があり、そのため、脱ガスする量が多く、真空
引きに時間がかかり、また、昇温、降温にも時間がかか
るからである。また、焼成炉１０の加熱を抵抗加熱によ
り行っていたことも昇温、降温にかける時間を長くする
要因となっている。

【００１４】また、焼成室１０は、バッチ式であるが故
に、多数のウェハ２、２、・・・を収納する焼成炉１１
のほか、ウェハボート１３を焼成炉１１内に移載する移
載機構１２等が必要であるので、占有面積が広くなると
いうことも問題である。なぜならば、設備費が高く且つ
稼働、メンテナンスに非常に大きなコストがかかるクリ
ーンルームを無駄に広く面積を占有することは半導体装
置の製造コストの低減を図る上で許されなくなりつつあ
るからである。

【００１５】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、多品種、小量生産の下における成膜
の高効率化の要求に応え、更に狭占有面積化を図ること
のできる新規な薄膜成膜装置を提供することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の薄膜成膜装置
は、ベーキング処理及び焼成処理をそれぞれ別個の枚葉
式処理室にて行うようにしてなる。

【００１７】従って、請求項１の薄膜成膜装置によれ
ば、焼成処理を枚葉式処理室にて行うことができるよう
にしたので、炉を小さくすることができる上に、縦型ウ
ェハボートを炉内に移載する移載機構を必要としないた
め、従来よりも極めて狭くすることができ、脱ガス量を
少なくて済むようにすることができ、従って、真空引き
に要する時間が短くでき、昇温、降温に要する時間も短
くできる。

【００１８】依って、ロット数の少ない場合の成膜を効
率良く為すことができる。

【００１９】また、焼成室を上述のように狭くすること
ができるので、その狭くできる分薄膜成膜装置の占有面
積を狭くでき、延いては、設備費が高く且つ稼働、メン
テナンスに非常に大きなコストがかかるクリーンルーム
を有効に利用することができる。

【００２０】請求項２の薄膜成膜装置は、請求項１記載
の薄膜成膜装置において、焼成処理のための加熱をラン
プを用いて行うようにしてなる。

【００２１】従って、請求項２の薄膜成膜装置によれ
ば、ランプ加熱による昇温、降温は抵抗加熱によるそれ
に比較して速度を速くすることができる。

【００２２】依って、より一層の成膜の高効率化を図る
ことが可能となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示実施の形態に
従って詳細に説明する。

【００２４】図１乃至図３は本発明の一つの実施の形態
を示すもので、図１は概略平面図、図２は枚葉式焼成
（キュア）室の断面図、図３は枚葉式焼成室の平面図で
ある。図面において、１はインデクサ室で、半導体ウェ
ハ２を複数（例えば２５枚あるいは５０枚）収納し得る
カセット３がセットされる。図では１個のカセット３し
か存在していないが、セットできるカセット数は例えば
４個である。

【００２５】４は搬送室であり、上記インデクサ室１の
カセット３内の半導体ウェハ２を後述する回転塗布室
（６）へ、該回転塗布室（６）内で回転塗布処理を受け
た半導体ウェハ２を後述する第１ベーキング室（７）へ
というように各室間における半導体ウェハ２の搬送が行
われる。５はその搬送機構である。

【００２６】６は枚葉式の回転塗布室であり、ここで半
導体ウェハ２に対するＳＯＧ等の液状材料の回転塗布が
行われる。７、８、９は第１、第２、第３の枚葉式のベ
ーキング室で、低温（数１０〜１００数十℃）、常圧で
のベーキング（時間例えば１分間程度というように比較
的短い）を行い、各ベーキング室で行われるベーキング
の温度、時間などの条件が互いに異なる。これらベーキ
ング室７、８、９における加熱は抵抗加熱により行われ
る。

【００２７】１４、１４は枚葉式の焼成（キュア）室
で、上記枚葉式のベーキング室７、８、９と略同じ大き
さを有しており、焼成室１４、１４と他の室との間のウ
ェハ搬送も搬送機構５により行われるようになってい
る。本実施例においては焼成室１４の数が２個であった
が、１個でも良く、３個でも良い。しかし、焼成（キュ
ア）に要する時間がベークに要する時間に較べて長いの
で、１個より複数の方がよい。なぜならば、焼成室１４
における処理に時間がかかりすぎてベーキング室７、
８、９内でベーキングを終えたウェハ２、２、２の待機
時間が長くなることを軽減でき、より効率的な成膜がで
きるからである。

【００２８】１５は枚葉式焼成室１４内にて半導体ウェ
ハ２を支持するウェハサセプタ、１６、１６は該焼成室
１４の床に設けられた透明ガラス窓、１７、１７は該透
明ガラス窓１６、１６越しに半導体ウェハ２を下から加
熱する加熱用ランプである。従来の薄膜成膜装置の焼成
室では抵抗加熱によりウェハ２を加熱するようにされて
いたが、本実施の形態の薄膜成膜装置においては、ラン
プ加熱によりウェハ２の加熱をするようにされている。
その方がオン、オフによる昇温、降温の速度を極めて速
くすることができるからである。

【００２９】１９はＮ₂ 等のガスを焼成室１４内に噴出
するインジェクタ、２０は排気ポートである。２１は搬
送室側５を向いたゲートバルブで、該ゲートバルブ２１
を開いた状態にして半導体ウェハ２の出し入れを為すよ
うになっている。

【００３０】本実施の形態による成膜は、第３のベーキ
ング迄は従来の薄膜成膜装置によるそれと同じであり、
第３のベーキングが終了した後は、二つの焼成室１４、
１４のうち空いている方１４にそのベーキングを終えた
ウェハ２を搬送し、そこで焼成を行う。

【００３１】このような実施の形態によれば、焼成をバ
ッチ式縦型焼成炉、移載機等を備え従って大型になる焼
成室ではなく、小型化された枚葉式焼成室１４、１４に
て行うので、脱ガス量を少なくて済むようにすることが
でき、従って、真空引きに要する時間が短くでき、ま
た、昇温、降温に要する時間も短くできる。特に、抵抗
加熱によってではなく、ランプ加熱によって焼成を行う
ことも昇温、降温の速度を速める要因になる。

【００３２】依って、ロット数の少ない場合の成膜を効
率良く為すことができる。

【００３３】また、焼成室１４、１４を上述のように狭
くすることができるので、その狭くできる分薄膜成膜装
置の占有面積を狭くでき、延いては、設備費が高く且つ
稼働、メンテナンスに非常に大きなコストがかかるクリ
ーンルームを有効に利用することができ、半導体装置の
製造コストの低減に寄与し得る。

【００３４】

【実施例】尚、上記第１の実施の形態においては、回転
塗布室６と焼成室１４、１４とがインラインで結ばれて
いるが、焼成室単独のスタンドアローン装置を設けるよ
うにしても良い。

【００３５】また、第１の実施の形態においては、焼成
室１４の下側にランプ１５を設けていたが、焼成室１４
の上側にランプを設けるようにしても良く、また焼成室
１４の外側から窓１６越しにランプ加熱をするのではな
く、焼成室１５内にランプ１８を設けて直接的にランプ
加熱をするようにしても良い。

【００３６】

【発明の効果】請求項１の薄膜成膜装置によれば、焼成
処理を枚葉式処理室にて行うことができるようにしたの
で、炉を小さくすることができる上に、縦型ウェハボー
トを炉内に移載する移載機構を必要としないため、従来
よりも極めて狭くすることができ、脱ガス量を少なくて
済むようにすることができ、従って、真空引きに要する
時間が短くでき、昇温、降温に要する時間も短くでき
る。

【００３７】依って、ロット数の少ない場合の成膜を効
率良く為すことができる。

【００３８】また、焼成室を上述のように狭くすること
ができるので、その狭くできる分薄膜成膜装置の占有面
積を狭くでき、延いては、設備費が高く且つ稼働、メン
テナンスに非常に大きなコストがかかるクリーンルーム
を有効に利用することができる。

【００３９】請求項２の薄膜成膜装置によれば、ランプ
加熱による昇温、降温が抵抗加熱によるそれに比較して
速度を速くすることができることから、より一層の成膜
の高効率化を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の形態の概略平面図である。

【図２】上記第１の形態の枚葉式焼成室の断面図であ
る。

【図３】上記第１の形態の枚葉式焼成室の平面図であ
る。

【図４】従来例を示す概略平面図である。

【符号の説明】

６ 回転塗布室 ７〜９ ベーキング室 １４ 焼成室 １８ ランプ

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【手続補正書】

【提出日】平成８年６月１７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】６は枚葉式の回転塗布室であり、ここで半
導体ウェハ２に対するＳＯＧ等の液状材料の回転塗布が
行われる。７、８、９は第１、第２、第３の枚葉式のベ
ーキング室で、低温（数１０〜数１００℃）、常圧での
ベーキング処理（処理時間は例えば１分間程度というよ
うに比較的短い。）を行い、各ベーキング室で行われる
ベーキングの温度、時間等の条件が互いに異なる。これ
らベーキング室７、８、９における加熱は抵抗加熱によ
り行われる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】第３のベーキングを終えた半導体ウェハ２
は上記搬送機構５及び図示を省略した移載ロボットによ
り焼成室１０内のウェハボート１３に移載される。そし
て、各ベーキング処理を終えウェハボート１３に載せら
れたウェハ２が所定枚数（例えば５０枚）に達すると、
移載機構１２によりそのウェハボート１３を焼成炉１０
内に入れ、蓋を閉じて焼成炉１０内を真空引きすると共
に、所定温度に昇温し、所定減圧下で所定時間所定温度
に保つキュア処理を行う。これにより、所定膜質の薄膜
が得られる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】この点について詳しく説明すると、従来に
おいては、一つの品種の半導体装置の製造は、所定枚数
（例えば２５枚あるいは５０枚）ウェハ単位で行われる
のが普通であったので、比較的短時間で行われる各ベー
キング処理は枚葉式ベーキング処理室で行い、各ベーキ
ングを終えたウェハの枚数が所定数に達したら真空引
き、昇温のために時間のかかるキュアを一度にまとめて
バッチ式焼成室１１で行うのが、効率的であった。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】６は枚葉式の回転塗布室であり、ここで半
導体ウェハ２に対するＳＯＧ等の液状材料の回転塗布が
行われる。７、８、９は第１、第２、第３の枚葉式のベ
ーキング室で、低温（数１０〜数１００℃）、常圧での
ベーキング（時間例えば１分間程度というように比較的
短い）を行い、各ベーキング室で行われるベーキングの
温度、時間などの条件が互いに異なる。これらベーキン
グ室７、８、９における加熱は抵抗加熱により行われ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被成膜処理体の表面に滴下された液状材
   料を常圧下での一又は複数のベーキング処理工程と減圧
   下での焼成処理工程を連続的に行うことにより薄膜化す
   る薄膜成膜装置において、 各ベーキング処理及び焼成処理をそれぞれ別個の枚葉式
   処理室にて行うようにされたことを特徴とする薄膜成膜
   装置
2. 【請求項２】 焼成処理を行う加熱手段として枚葉式処
   理室の外部又は内部に設けたランプを有することを特徴
   とする請求項１記載の薄膜成膜装置