JPH10289900A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体製造装置内での半導体ウェハ表面への
ダスト付着を抑制した半導体製造装置を提供する。 【解決手段】 プロセスチャンバ１１とロードロックチ
ャンバ１７間のゲートバルブ８に並列に入る、プロセス
チャンバ１１とロードロックチャンバ１７間のバイパス
配管５０と、バイパス配管５０の途中に設けた流量調整
バルブ５１を有する減圧ＣＶＤ装置１で、バイパス配管
５０を通した気体の移動を行って、上記の二つのチャン
バ間の気圧差を殆ど無い状態にした後、ゲートバルブ８
を開け、プロセスチャンバ１１とロードロックチャンバ
１７間で、半導体ウェハ１０を載置したウェハボート３
０の移動を行う。 【効果】 半導体装置の製造歩留が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造装置に関
し、さらに詳しくは、半導体ウェハを処理するプロセス
チャンバと、半導体ウェハのロードやアンロードを行う
ロードロックチャンバとがゲートバルブを介して接続し
た、減圧状態で半導体ウェハを処理する成膜装置および
プラズマエッチング装置等の半導体製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化に伴い、半
導体装置の製造における各種被処理膜の加工パターン
は、益々微細化してきている。半導体装置の製造におけ
るパターン寸法がハーフミクロン以下となると、半導体
ウェハ上に付着したダスト（付着ダスト）の大きさが
０．２μｍ程度であっても、パターニング時の付着ダス
トに起因したパターンくずれ等が発生し、製造された半
導体装置の特性不良となる確率が大きくなり、半導体装
置の製造歩留を低下させる原因となる。この半導体ウェ
ハへの付着ダストの発生箇所の大部分は、半導体製造装
置内であり、高集積化した半導体装置の製造において
は、特にダスト発生の少ない半導体製造装置が要望され
ている。

【０００３】この付着ダスト低減の要望の高い半導体製
造装置として、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ ｏｒ
ｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）酸化膜、ポリシリコン膜、Ｓ
ｉ₃Ｎ₄ 膜を成膜する減圧ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置等の成膜装置
や、絶縁膜、ポリシリコン膜、金属膜等をパターニング
するプラズマエッチング装置等がある。ここでは、上述
した成膜装置やプラズマエッチング装置の一例として、
プロセスチャンバとロードロックチャンバとがゲートバ
ルブを介して接続した、Ｓｉ₃Ｎ₄ 膜を形成する縦型の
減圧ＣＶＤ装置を、図２を参照して説明する。

【０００４】まず、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 膜を形成する縦型の減圧
ＣＶＤ装置１の構成は、図２に示すように、減圧ＣＶＤ
法により半導体ウェハ１０表面にＳｉ₃ Ｎ₄ 膜を堆積す
る反応炉部２、反応ガスや窒素系ガスを供給するガス供
給系３（一部図示）、反応生成物ガスや未反応ガス等を
排気するプロセス排気系４、半導体ウェハ１０をウェハ
ボート３０に載置するロードロック部５、ロードロック
部５のロードロックチャンバにＮ₂ ガスを導入するＮ₂
ガス供給系６（一部図示）、ロードロック部５のロード
ロックチャンバ１７を排気するロードロックチャンバ排
気系７およびＳｉ₃ Ｎ₄ 膜の堆積終了後にプロセスチャ
ンバ１１とロードロックチャンバ１７とを隔離し、ウェ
ハボート３０がロードロックチャンバ１７よりプロセス
チャンバ１１への移動時に開くゲートバルブ８により概
略構成されている。

【０００５】反応炉部２は、プロセスチャンバ１１と、
プロセスチャンバ１１部を加熱する加熱ヒータ（図示省
略）と、プロセスチャンバ１１の下部に反応ガスや窒素
系ガスを供給するガス供給系３のガス供給配管１２と、
プロセスチャンバ１１の上部より反応生成物ガスや未反
応ガス等を排気するプロセス排気系４の排気管１３等で
概略構成されている。

【０００６】ガス供給系３は、詳細図示は省略したが、
減圧ＣＶＤの反応ガスやＮ₂ ガスを供給するガス供給
部、流量調整部およびガス供給部より反応炉部２のプロ
セスチャンバ１１に反応ガスやＮ₂ ガスを導くガス供給
配管１２により概略構成されている。プロセス排気系４
は、排気管１３と、この排気管１３の途中に取り付けら
れた大気圧ゲージ１４とバルブ１５およびメカニカルブ
ースタポンプとドライポンプを組み合わせた排気ポンプ
１６等で概略構成されている。

【０００７】ロードロック部５は、ロードロックチャン
バ１７と、ロードロックチャンバ１７にＮ₂ ガスを導入
するＮ₂ ガス配管１８と、ロードロックチャンバ１７を
排気するロードロックチャンバ排気系７の排気管１９で
概略構成されている。Ｎ₂ ガス供給系６は、詳細図示は
省略したが、Ｎ₂ ガスを供給するガス供給部、流量調整
部およびガス供給部よりロードロック部５のロードロッ
クチャンバ１７にＮ₂ ガスをを導くＮ₂ ガス配管１８に
より概略構成されている。ロードロックチャンバ排気系
７は、排気管１９と、この排気管１９の途中に取り付け
られた大気圧ゲージ２０とバルブ２１およびプロセス排
気系４と共用する排気ポンプ１６等で概略構成されてい
る。

【０００８】ゲートバルブ８は、大気圧ゲージ１４から
の信号と大気圧ゲージ２０からの信号を受け、プロセス
チャンバ１１内とロードロックチャンバ１７内とが共に
ほぼ大気圧である期間のみ開閉作動をする機構となって
いる。

【０００９】半導体ウェハ１０を載置するウェハボート
３０は、ロードロック部５のロードロックチャンバ１７
と反応炉部２のプロセスチャンバ１１との間をウェハボ
ート駆動部（図示省略）により移動し、移動後ロードロ
ックチャンバ１７内やプロセスチャンバ１１内の所定の
位置に固定される。

【００１０】次に、上述した減圧ＣＶＤ装置１の動作を
説明する。まず、ロードロック部５のロードロックチャ
ンバ１７の扉を開けて、ロードロックチャンバ１７内に
あるウェハボート３０に半導体ウェハ１０を載置する。
その後ロードロックチャンバ１７の扉（図示省略）を閉
め、Ｎ₂ ガス供給系６よりＮ₂ ガスをロードロックチャ
ンバ排気系７により排気し、ロードロックチャンバ１７
内をほぼ大気圧程度に保ちながら、ロードロックチャン
バ１７内の空気をＮ₂ ガスで置換する。

【００１１】次に、Ｎ₂ ガスの供給を停止し、ロードロ
ックチャンバ排気系７のバルブ２１を閉め、ウェハボー
ト３０をプロセスチャンバ１１へ移動させる移動指示を
出す。この移動指示を出した時点で、プロセスチャンバ
１１内とロードロックチャンバ１７内とが共にほぼ大気
圧であり、大気圧ゲージ１４からの信号と大気圧ゲージ
２０からの信号を受けてたゲートバルブ８は作動する状
態となっているため、ゲートバルブ８が開き、続いてウ
ェハボート３０の駆動部が動作し、ウェハボート３０を
プロセスチャンバ１１内に移動し、プロセスチャンバ１
１底部とウェハボート３０のベースキャップ３０ａと
が、プロセスチャンバ１１底部のシールリング、例えば
Ｏリングを介して密着した状態で停止する。

【００１２】次に、プロセス排気系４のバルブ１５を開
けて、プロセス排気系４によりプロセスチャンバ１１内
が所定の真空度以上となるまで排気する。その後、ガス
供給系３により、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 膜を形成するための反応ガ
スであるＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ ガスとＮＨ₃ ガスとの混合ガス
をプロセスチャンバ１１内に導入し、半導体ウェハ１０
表面にＳｉ₃ Ｎ₄ 膜を堆積する。所定膜厚のＳｉ₃ Ｎ₄
膜を堆積した後、反応ガスの供給を停止し、プロセスチ
ャンバ１１内の真空度が所定の真空度になるまで排気を
続ける。

【００１３】次に、プロセス排気系４のバルブ１５を閉
じ、ガス供給系３によりＮ₂ ガスをプロセスチャンバ１
１内に導入し、プロセスチャンバ１１内を大気圧とした
後、Ｎ₂ ガスの供給を停止する。次に、ウェハボート３
０のロードロックチャンバ１７への移動指示を出す。こ
の移動指示により、ウェハボート３０はプロセスチャン
バ１１内よりロードロックチャンバ１７内に移動し、ロ
ードロックチャンバ１７内の所定の位置で停止する。そ
の後ゲートバルブ８が閉じる。次に、ロードロックチャ
ンバ１７の扉を開けて、ウェハボート３０よりＳｉ₃Ｎ
₄ 膜の堆積した半導体ウェハ１０を取り出す。

【００１４】上述した減圧ＣＶＤ装置１においては、ロ
ードロックチャンバ１７からプロセスチャンバ１１にウ
ェハボート３０を移動させる際にゲートバルブ８を開く
と、ロードロックチャンバ１７とプロセスチャンバ１１
との間に僅かな気圧差、例えば、大気圧の１％程度の気
圧差があると、ロードロックチャンバ１７とプロセスチ
ャンバ１１間に大きな気体流が発生する。この大きな気
体流の発生によって、プロセスチャンバ１１内壁等に付
着していたＣＶＤ時に発生した反応生成物等によるダス
トが舞い上がり、半導体ウェハ１０表面に付着するとい
う現象がおこる。半導体ウェハ１０表面へのダスト付着
がＣＶＤ以前に起こると、この付着したダスト付近のＳ
ｉ₃ Ｎ₄ 膜の膜質が異常になり、作製される半導体装置
の特性不良を起こす虞がある。また、半導体ウェハ１０
表面へのダスト付着がＣＶＤ以後に起こると、その後の
工程、例えばフォトリソグラフィ工程におけるパターン
くずれ等の原因となり、この事も、作製される半導体装
置の特性不良を起こす虞がある。

【００１５】上述の如く、この減圧ＣＶＤ装置１は、ロ
ードロックチャンバ１７とプロセスチャンバ１１との間
でウェハボート３０を移動させる際に、半導体ウェハ１
０にダストが付着し、このダスト起因で半導体装置の製
造歩留を低下させるという問題が起こる虞がある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した半
導体製造装置における問題点を解決することをその目的
とする。即ち本発明の課題は、半導体製造装置内での半
導体ウェハ表面へのダスト付着を抑制した半導体製造装
置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体製造装置
は、上述の課題を解決するために提案するものであり、
プロセスチャンバ、ロードロックチャンバおよびプロセ
スチャンバとロードロックチャンバ間にゲートバルブを
有する半導体製造装置において、ゲートバルブに並列に
入る、プロセスチャンバとロードロックチャンバ間のバ
イパス配管と、バイパス配管の途中に設けたバルブとを
有することを特徴とするものである。

【００１８】本発明によれば、上述した装置構成を採用
することにより、半導体ウェハを載置したウェハボート
をロードロックチャンバよりプロセスチャンバに移動さ
せる際のゲートバルブが開く前、およびプロセスチャン
バよりロードロックチャンバへウェハボートが移動させ
る前に、上記のバイパス配管を通して二つのチャンバ間
の気体移動を行わせ、二つのチャンバ間の気圧差が殆ど
無い状態とするため、二つのチャンバ間の気圧差による
気体の流れが殆どなく、気体の流れによるプロセスチャ
ンバ内壁等に付着したダストの舞い上がりが殆ど無くな
り、半導体ウェハ表面へのダスト付着を抑制することが
できる。従って、ダスト起因の半導体装置の特性不良が
軽減でき、半導体装置の製造歩留が向上する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的実施の形態
例につき、添付図面を参照して説明する。なお従来技術
の説明で参照した図２中の構成部分と同様の構成部分に
は、同一の参照符号を付すものとする。

【００２０】本実施の形態例は、プロセスチャンバとロ
ードロックチャンバとがゲートバルブを介して接続し
た、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 膜を形成する縦型の減圧ＣＶＤ装置に本
発明を適用した例であり、これを図１を参照して説明す
る。本実施の形態例のＳｉ₃ Ｎ₄ 膜を形成する縦型の減
圧ＣＶＤ装置１の基本構成は、図１に示すように、従来
例の減圧ＣＶＤ装置１とほぼ同様なので、同様な部分の
説明は省略し、特徴部分の説明を詳述する。本実施の形
態例の減圧ＣＶＤ装置１は、図１に示す如く、ゲートバ
ルブ８に並列に入る、プロセスチャンバ１１とロードロ
ックチャンバ１７間のバイパス配管５０と、バイパス配
管５０の途中に設けたバルブ、例えば流量調整バルブ５
１とが設けられている。

【００２１】次に、本実施の形態例の減圧ＣＶＤ装置１
の動作を説明する。まず、従来例と同様にして、半導体
ウェハ１０を載置したウェハボート３０のあるロードロ
ックチャンバ１７内をＮ₂ ガスで置換した後、Ｎ₂ ガス
供給系６からのＮ₂ ガス供給を停止し、ロードロックチ
ャンバ排気系７のバルブ２１を閉じた状態にする。その
後、流量調整バルブ５１を開く。この流量調整バルブ５
１を開くと、ほぼ大気圧であるプロセスチャンバ１１内
と、やはりほぼ大気圧であるロードロックチャンバ１７
内との気圧差により、気圧の高い方のチャンバ、例えば
プロセスチャンバ１１より気圧の低い方のチャンバ、例
えばロードロックチャンバ１７へと、気体、例えばＮ₂
ガスがバイパス配管５０を通って少しずつ移動する。こ
の状態で所定時間経過すると、プロセスチャンバ１１と
ロードロックチャンバ１７間の気圧差が殆ど無い状態と
なる。この気圧差が殆ど無い状態となった時点で、流量
調整バルブ５１を閉じる。

【００２２】次に、ウェハボート３０をプロセスチャン
バ１１へ移動させる移動指示を出す。この移動指示を出
した時点では、プロセスチャンバ１１内とロードロック
チャンバ１７内とが共にほぼ大気圧であるため、大気圧
ゲージ１４からの信号と大気圧ゲージ２０からの信号を
受けてたゲートバルブ８は作動する状態となっている。
従って、上述した移動指示で、ゲートバルブ８が開き、
その後ウェハボート３０は、駆動部（図示省略）により
ロードロックチャンバ１７よりプロセスチャンバ１１へ
と移動し、プロセスチャンバ１１底部とウェハボート３
０のベースキャップ３０ａとが、プロセスチャンバ１１
底部のシールリング、例えばＯリングを介して密着した
状態で停止する。

【００２３】上述した如き動作を行うと、ウェハボート
３０をプロセスチャンバ１１からロードロックチャンバ
１７へ移動させる際の、ゲートバルブ８を開けた時点
で、プロセスチャンバ１１内とロードロックチャンバ１
７内の気圧差が殆どないため、これらチャンバ間の気
体、例えばＮ₂ ガスの移動は殆ど無い。従って、従来例
のようなゲートバルブ８を開いた時の気体の流れに伴
う、プロセスチャンバ１１内壁等に付着していた、ＣＶ
Ｄ時に発生した反応生成物等によるダストの舞い上がり
が殆ど無く、従って半導体ウェハ１０表面へのダスト付
着が殆ど無い。また、プロセスチャンバ１１内とロード
ロックチャンバ１７内の気圧差を無くすための、バイパ
ス配管５０による気体の移動は流量調整バルブ５１によ
る僅かづつの移動なので、プロセスチャンバ１１内壁等
に付着していたＣＶＤ時に発生した反応生成物等による
ダストの舞い上がりが殆ど無く、従ってウェハボート３
０がプロセスチャンバ１１に移動した時点で、プロセス
チャンバ１１内の気体中に含まれた舞い上がりダストに
よる半導体ウェハ１０表面へのダスト付着は殆どない。

【００２４】次に、従来例と同様にして、プロセスチャ
ンバ１１内のウェハボート３０に載置された半導体ウェ
ハ１０表面にＳｉ₃ Ｎ₄ 膜を堆積する。所定の膜厚のＳ
ｉ₃ Ｎ₄ 膜を堆積した後、ガス供給系３からの反応ガス
供給を停止し、プロセスチャンバ１１内の真空度が所定
の真空度となった時点で、プロセス排気系４のバルブ１
５を閉める。その後、ガス供給系３よりＮ₂ ガスをプロ
セスチャンバ１１内に導入し、プロセスチャンバ１１内
をほぼ大気圧にする。

【００２５】次に、流量調整バルブ５１を開く。この流
量調整バルブ５１を開くと、ほぼ大気圧であるプロセス
チャンバ１１内と、やはりほぼ大気圧であるロードロッ
クチャンバ１７内との気圧差により、気圧の高い方のチ
ャンバ、例えばプロセスチャンバ１１より気圧の低い方
のチャンバ、例えばロードロックチャンバ１７へと、気
体、例えばＮ₂ ガスがバイパス配管５０を通って少しず
つ移動する。この状態で所定時間経過すると、プロセス
チャンバ１１とロードロックチャンバ１７間の気圧差が
殆ど無い状態となる。この気圧差が殆ど無い状態となっ
た時点で、流量調整バルブ５１を閉じる。

【００２６】次に、ウェハボート３０をロードロックチ
ャンバ１７へ移動させる移動指示を出す。この移動指示
により、ウェハボート３０はプロセスチャンバ１１内よ
りロードロックチャンバ１７内に移動し、ロードロック
チャンバ１７内の所定の位置で停止する。その後ゲート
バルブ８が閉じる。その後、ロードロックチャンバ１７
の扉を開けて、ウェハボート３０よりＳｉ₃ Ｎ₄ 膜を堆
積した半導体ウェハ１０を取り出す。

【００２７】上述したＳｉ₃ Ｎ₄ 膜のＣＶＤ後のウェハ
ボート３０のプロセスチャンバ１１内よりロードロック
チャンバ１７内への移動においても、ＣＶＤ前のウェハ
ボート３０のロードロックチャンバ１７内よりプロセス
チャンバ１１内への移動の際のゲートバルブ８を開く時
と同様に、プロセスチャンバ１１内とロードロックチャ
ンバ１７内の気圧差が殆どないので、この二つのチャン
バ間にＮ₂ ガスの流れは殆どない。従って、従来例のよ
うなウェハボート３０のプロセスチャンバ１１内よりロ
ードロックチャンバ１７内への移動の際に、気体の流れ
に伴うプロセスチャンバ１１内壁等に付着していた、Ｃ
ＶＤ時に発生した反応生成物等によるダストの舞い上が
りが殆ど無く、従って半導体ウェハ１０表面へのダスト
付着が殆ど無い。また、プロセスチャンバ１１内とロー
ドロックチャンバ１７内の気圧差を無くすための、バイ
パス配管５０による気体の移動は流量調整バルブ５１に
よる僅かづつの移動なので、プロセスチャンバ１１内壁
等に付着していた、ＣＶＤ時に発生した反応生成物等に
よるダストの舞い上がりが殆ど無く、従って半導体ウェ
ハ１０表面へのダスト付着は殆どない。

【００２８】以上、本発明を実施の形態例により説明し
たが、本発明はこの実施の形態例に何ら限定されるもの
ではない。例えば、本発明の実施の形態例では、半導体
製造装置としてプロセスチャンバとロードロックチャン
バを有した、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 膜を成膜する減圧ＣＶＤ装置と
したが、プロセスチャンバとロードロックチャンバを有
した、ＴＥＯＳ酸化膜、ポリシリコン膜等を成膜する減
圧ＣＶＤ装置等の成膜装置や、プロセスチャンバとロー
ドロックチャンバを有した、絶縁膜、ポリシリコン膜、
金属膜等をパターニングするプラズマエッチング装置に
本発明を適応してもよい。また、本発明の実施の形態例
では、バイパス配管の途中に設置するバルブを流量調整
バルブとしたが、流量調整バルブの代わりに、開閉動作
のみのバルブを用い、バイパス配管を細くして気体の移
動量を少なくしてもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の半導体製造装置は、ゲートバルブに並列に入る、プロ
セスチャンバとロードロックチャンバ間のバイパス配管
と、バイパス配管の途中に設けたバルブにより、プロセ
スチャンバ内の気圧とロードロックチャンバ内気圧間の
気圧差が殆ど無い状態にして、ウェハボートのプロセス
チャンバとロードロックチャンバ間を移動させるため、
半導体製造装置内での半導体ウェハ表面に付着するダス
トを抑制することができる。従って、この半導体製造装
置を用いて作製される半導体装置の製造歩留が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した実施の形態例のＳｉ₃ Ｎ₄ 膜
を形成する減圧ＣＶＤ装置の概略図である。

【図２】従来例のＳｉ₃ Ｎ₄ 膜を形成する減圧ＣＶＤ装
置の概略図である。

【符号の説明】

１…減圧ＣＶＤ装置、２…反応炉部、３…ガス供給系、
４…プロセス排気系、５…ロードロック部、６…Ｎ₂ ガ
ス供給系、７…ロードロックチャンバ排気系、８…ゲー
トバルブ、１０…半導体ウェハ、１１…プロセスチャン
バ、１２…ガス供給配管、１３，１９…排気管、１４，
２０…大気圧ゲージ、１５，２１…バルブ、１６…排気
ポンプ、１７…ロードロックチャンバ、１８…Ｎ₂ ガス
配管、３０…ウェハボート、３０ａ…ボートキャップ、
５０…バイパス配管、５１…流量調整バルブ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プロセスチャンバ、ロードロックチャン
   バおよび前記プロセスチャンバと前記ロードロックチャ
   ンバ間にゲートバルブを有する半導体製造装置におい
   て、 前記ゲートバルブに並列に入る、前記プロセスチャンバ
   と前記ロードロックチャンバ間のバイパス配管と、前記
   バイパス配管の途中に設けたバルブとを有することを特
   徴とする半導体製造装置。
2. 【請求項２】 前記バルブは、流量調整バルブであるこ
   とを特徴とする、請求項１に記載の半導体製造装置。