JPWO2007018139A1 - 半導体装置の製造方法および基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
処理室内に基板を搬入するステップと、前記基板を前記処理室内の支持具上に載置するステップと、前記処理室内に処理ガスを供給して前記支持具上に載置した前記基板を処理するステップと、前記基板を処理するステップの後に前記処理室内をパージするステップと、前記処理室内をパージするステップの後に処理後の前記基板を前記処理室内から搬出するステップと、を備えており、前記処理室内をパージするステップにおいては、前記処理室内を前記基板の上方に向かって排気するとともに、前記基板の下方に向かって排気し、前記基板の上方に向かう排気の割合を、前記基板の下方に向かう排気の割合よりも大きく設定する。
Description
本発明は、ガスを使用して基板に所望の処理を施す工程を備えた半導体装置の製造方法およびそれに使用される基板処理装置に関し、特に、処理後の残留ガスをパージする技術に係り、例えば、半導体集積回路装置(以下、ICという。)の製造方法において、ICが作り込まれる半導体ウエハ(以下、ウエハという。)に酸化膜や半導体膜や金属膜等の薄膜を形成するCVD装置に利用して有効なものに関する。
ICの製造方法において、ウエハに酸化膜や半導体膜や金属膜等の薄膜を形成するのに、枚葉式コールドウオール形CVD装置(以下、枚葉式CVD装置という。)が使用される場合がある。
枚葉式CVD装置は、被処理基板としてのウエハを収容する処理室と、この処理室においてウエハを1枚ずつ支持するサセプタと、サセプタに支持されたウエハを加熱するヒータユニットと、サセプタに支持されたウエハに処理ガスを供給するガスヘッドと、処理室を排気する排気口とを備えているのが、一般的である。例えば、特許文献1参照。
特開2002−212729号公報
枚葉式CVD装置は、被処理基板としてのウエハを収容する処理室と、この処理室においてウエハを1枚ずつ支持するサセプタと、サセプタに支持されたウエハを加熱するヒータユニットと、サセプタに支持されたウエハに処理ガスを供給するガスヘッドと、処理室を排気する排気口とを備えているのが、一般的である。例えば、特許文献1参照。
このような枚葉式CVD装置を使用してアモルファスシリコン膜を形成する場合には、低温(400〜800℃)での処理が必要になる。
この低温での処理をモノシラン(SiH4 )ガスを使用して活性化エネルギが大きな領域(500〜800℃)で実施した場合には、ウエハの面内温度分布の影響を受け易くなるために、ウエハ面内の膜厚分布の均一性が低下する。
また、この低温での処理をジシラン(Si2 H6 )ガスを使用して活性化エネルギが小さな領域(400〜700℃)で実施した場合には、ウエハの面内温度分布の影響は小さくなるために、モノシランガスを用いた場合に比べて、ウエハ面内の膜厚分布の均一性は向上する。
しかし、ジシランガスを使用して、活性化エネルギの小さな領域で処理を行う場合には、ガスの流れの影響を強く受ける領域での処理になるために、ウエハ面内の膜厚分布の均一性はガスの流れの影響を大きく受けることになる。
従来のこの種のCVD装置を用いて活性化エネルギの小さな領域で処理を行う場合には、処理室内の残留ガスのパージ(追放)効率が悪く、成膜後の残留ガス成分とウエハ表面とが反応するために、ウエハ面内の膜厚分布の均一性が低下してしまうという問題点がある。
また、成膜後の残留ガス成分が加熱ユニットのヒータ表面と反応することにより、ヒータの劣化を引き起こす等の問題点がある。
この低温での処理をモノシラン(SiH4 )ガスを使用して活性化エネルギが大きな領域(500〜800℃)で実施した場合には、ウエハの面内温度分布の影響を受け易くなるために、ウエハ面内の膜厚分布の均一性が低下する。
また、この低温での処理をジシラン(Si2 H6 )ガスを使用して活性化エネルギが小さな領域(400〜700℃)で実施した場合には、ウエハの面内温度分布の影響は小さくなるために、モノシランガスを用いた場合に比べて、ウエハ面内の膜厚分布の均一性は向上する。
しかし、ジシランガスを使用して、活性化エネルギの小さな領域で処理を行う場合には、ガスの流れの影響を強く受ける領域での処理になるために、ウエハ面内の膜厚分布の均一性はガスの流れの影響を大きく受けることになる。
従来のこの種のCVD装置を用いて活性化エネルギの小さな領域で処理を行う場合には、処理室内の残留ガスのパージ(追放)効率が悪く、成膜後の残留ガス成分とウエハ表面とが反応するために、ウエハ面内の膜厚分布の均一性が低下してしまうという問題点がある。
また、成膜後の残留ガス成分が加熱ユニットのヒータ表面と反応することにより、ヒータの劣化を引き起こす等の問題点がある。
本発明の目的は、処理後の残留ガス成分と基板表面およびヒータとの反応を抑制し、膜厚分布の均一性を向上させることができるとともに、ヒータの劣化を防止することができる半導体装置の製造方法および基板処理装置を提供することにある。
前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
(1)処理室内に基板を搬入するステップと、
前記基板を前記処理室内の支持具上に載置するステップと、
前記処理室内に処理ガスを供給して前記支持具上に載置した前記基板を処理するステップと、
前記基板を処理するステップの後に前記処理室内をパージするステップと、
前記処理室内をパージするステップの後に処理後の前記基板を前記処理室内から搬出するステップと、を備えており、
前記処理室内をパージするステップにおいては、前記処理室内を前記基板の上方に向かって排気するとともに、前記基板の下方に向かって排気し、前記基板の上方に向かう排気の割合を、前記基板の下方に向かう排気の割合よりも大きく設定する半導体装置の製造方法。
(2)基板を処理する処理室と、
前記処理室内で前記基板を支持する支持具と、
前記支持具を昇降させる昇降機構と、
前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内にパージガスを供給するパージガス供給系と、
前記支持具を降下させた状態における前記支持具の上面よりも上方に設けられて前記処理室内を排気する第一排気口と、
前記支持具を降下させた状態における前記支持具の上面よりも下方に設けられて前記処理室内を排気する第二排気口と、
前記支持具を降下させながらおよび/または前記支持具を降下させた状態で前記処理室内をパージするとともに、 パージの際に、 前記第一排気口からの排気の割合が、前記第二排気口からの排気の割合よりも大きくなるように制御するコントローラと、
を備えている基板処理装置。
(1)処理室内に基板を搬入するステップと、
前記基板を前記処理室内の支持具上に載置するステップと、
前記処理室内に処理ガスを供給して前記支持具上に載置した前記基板を処理するステップと、
前記基板を処理するステップの後に前記処理室内をパージするステップと、
前記処理室内をパージするステップの後に処理後の前記基板を前記処理室内から搬出するステップと、を備えており、
前記処理室内をパージするステップにおいては、前記処理室内を前記基板の上方に向かって排気するとともに、前記基板の下方に向かって排気し、前記基板の上方に向かう排気の割合を、前記基板の下方に向かう排気の割合よりも大きく設定する半導体装置の製造方法。
(2)基板を処理する処理室と、
前記処理室内で前記基板を支持する支持具と、
前記支持具を昇降させる昇降機構と、
前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内にパージガスを供給するパージガス供給系と、
前記支持具を降下させた状態における前記支持具の上面よりも上方に設けられて前記処理室内を排気する第一排気口と、
前記支持具を降下させた状態における前記支持具の上面よりも下方に設けられて前記処理室内を排気する第二排気口と、
前記支持具を降下させながらおよび/または前記支持具を降下させた状態で前記処理室内をパージするとともに、 パージの際に、 前記第一排気口からの排気の割合が、前記第二排気口からの排気の割合よりも大きくなるように制御するコントローラと、
を備えている基板処理装置。
前記(1)の手段によれば、パージステップにおいて、基板に対しての基板表面と平行な方向(水平方向)のガスの流れの影響が小さくなることにより、残留ガス成分と基板表面との反応が抑止ないしは抑制されるために、基板面内の膜厚分布の均一性を向上させることができる。
W…ウエハ(基板)、P…ポッド(基板キャリア)、10…負圧移載室(基板移載室)、11…負圧移載室筐体、12…負圧移載装置(ウエハ移載装置)、13…エレベータ、14…上側アーム、15…下側アーム、16、17…エンドエフェクタ、20…搬入室(搬入用予備室)、21…搬入室筐体、22、23…搬入口、24…ゲートバルブ、25…搬入室用仮置き台、26、27…搬入口、28…ゲートバルブ、30…搬出室(搬出用予備室)、31…搬出室筐体、32、33…搬出口、34…ゲートバルブ、35…搬出室用仮置き台、36、37…搬出口、38…ゲートバルブ、40…正圧移載室(ウエハ移載室)、41…正圧移載室筐体、42…正圧移載装置(ウエハ移載装置)、43…エレベータ、44…リニアアクチュエータ、45…ノッチ合わせ装置、46…クリーンユニット、47、48、49…ウエハ搬入搬出口、50…ポッドオープナ、51…載置台、52…キャップ着脱機構、61…第一CVDユニット(第一処理部)、62…第二CVDユニット(第二処理部)、63…第一クーリングユニット(第三処理部)、64…第二クーリングユニット(第四処理部)、65、66、67、68…ウエハ搬入搬出口、70…枚葉式CVD装置(基板処理装置)、71…処理室、72…筐体、73…下側カップ、74…上側カップ、75…ボトムキャップ、76…ウエハ搬入搬出口、77、78…ゲートバルブ、79…排気バッファ空間、80…カバープレート、81…支柱、82…昇降ブロック、83…昇降台、83A…昇降駆動装置、84…サセプタ回転装置、85…ベローズ、86…支持軸、87…加熱ユニット、88…支持板、89…電極、90…ヒータ、91…電力供給配線、92…反射板、93…支柱、94…回転軸、95…回転ドラム、96…回転板、97…回転筒、98…サセプタ、99…挿通孔、100…ウエハ昇降装置、101…回転側リング(昇降リング)、102…回転側ピン(突上ピン)、103…ガイド孔、104…ガイド孔、105…突上ピン、106A、106B、106C…放射温度計(温度測定手段)、110…ガスヘッド、111…吹出プレート、112…吹出口、113…ガス溜め、114…ガス導入管、115…処理ガス供給管、116…処理ガス供給源、117…止め弁、118…流量制御器(マスフローコントローラ)、120…パージガス供給管、121…パージガス供給源、122…止め弁、123…流量制御器、130…排気コントローラ、131…メイン排気口(第一排気口)、132…真空排気装置、133…メイン排気管、134…サイド排気口(第二排気口)、135…サイド排気管、136…サイド排気バルブ、137…チャック排気口(第二排気口)、138…チャック排気管、139…チャック排気バルブ、140…APCバルブ、141…処理室サイド空間、142…メイン排気バルブ、151…駆動コントローラ、152、154、156…電気配線、153…温度コントローラ、155…ガス供給コントローラ、157…メインコントローラ、158…コントローラ。
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
本実施の形態において、図1および図2に示されているように、本発明に係る基板処理装置は、マルチチャンバ型CVD装置(以下、CVD装置という。)として構成されており、このCVD装置はICの製造方法にあってウエハに所望の薄膜を堆積させる成膜工程に使用されるように構成されている。
なお、本実施の形態に係るCVD装置においては、ウエハ搬送用のキャリアとしては、FOUP(front opening unified pod 。以下、ポッドという。)が使用されている。
以下の説明において、前後左右は図1を基準とする。すなわち、ウエハ移載室40側が前側、その反対側すなわちウエハ移載室10側が後側、搬入用予備室20側が左側、搬出用予備室30側が右側とする。
なお、本実施の形態に係るCVD装置においては、ウエハ搬送用のキャリアとしては、FOUP(front opening unified pod 。以下、ポッドという。)が使用されている。
以下の説明において、前後左右は図1を基準とする。すなわち、ウエハ移載室40側が前側、その反対側すなわちウエハ移載室10側が後側、搬入用予備室20側が左側、搬出用予備室30側が右側とする。
図1および図2に示されているように、CVD装置は大気圧未満の圧力(負圧)に耐えるロードロックチャンバ構造に構成された第一のウエハ移載室(以下、負圧移載室という。)10を備えており、負圧移載室10の筐体(以下、負圧移載室筐体という。)11は平面視が六角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。
負圧移載室10の中央部には、負圧下においてウエハWを移載するウエハ移載装置(以下、負圧移載装置という。)12が設置されている。負圧移載装置12はスカラ形ロボット(selective compliance assembly robot arm SCARA)によって構成されており、負圧移載室筐体11の底壁に設置されたエレベータ13によって気密シールを維持しつつ昇降するように構成されている。
負圧移載装置12は上側に位置する第一のアーム(以下、上側アームという。)14と、下側に位置する第二のアーム(以下、下側アームという。)15とを備えている。
上側アーム14および下側アーム15の先端部には上側エンドエフェクタ16および下側エンドエフェクタ17がそれぞれ取り付けられている。上側エンドエフェクタ16および下側エンドエフェクタ17はウエハWを下から支持する二股のフォーク形状にそれぞれ形成されている。
負圧移載装置12は上側に位置する第一のアーム(以下、上側アームという。)14と、下側に位置する第二のアーム(以下、下側アームという。)15とを備えている。
上側アーム14および下側アーム15の先端部には上側エンドエフェクタ16および下側エンドエフェクタ17がそれぞれ取り付けられている。上側エンドエフェクタ16および下側エンドエフェクタ17はウエハWを下から支持する二股のフォーク形状にそれぞれ形成されている。
負圧移載室筐体11の6枚の側壁のうち正面側に位置する2枚の側壁には、搬入用予備室(以下、搬入室という。)20と搬出用予備室(以下、搬出室という。)30とがそれぞれ隣接して連結されている。
搬入室20の筐体(以下、搬入室筐体という。)21と搬出室30の筐体(以下、搬出室筐体という。)31とはそれぞれ平面視が大略四角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されているとともに、負圧に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成されている。
搬入室20の筐体(以下、搬入室筐体という。)21と搬出室30の筐体(以下、搬出室筐体という。)31とはそれぞれ平面視が大略四角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されているとともに、負圧に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成されている。
互いに隣接した搬入室筐体21の側壁および負圧移載室筐体11の側壁には搬入口22、23がそれぞれ開設されており、負圧移載室10側の搬入口23には搬入口22、23を開閉するゲートバルブ24が設置されている。
搬入室20には搬入室用仮置き台25が設置されている。
互いに隣接した搬出室筐体31の側壁および負圧移載室筐体11の側壁には搬出口32、33がそれぞれ開設されており、負圧移載室10側の搬出口33には搬出口32、33を開閉するゲートバルブ34が設置されている。
搬出室30には搬出室用仮置き台35が設置されている。
搬入室20には搬入室用仮置き台25が設置されている。
互いに隣接した搬出室筐体31の側壁および負圧移載室筐体11の側壁には搬出口32、33がそれぞれ開設されており、負圧移載室10側の搬出口33には搬出口32、33を開閉するゲートバルブ34が設置されている。
搬出室30には搬出室用仮置き台35が設置されている。
搬入室20および搬出室30の前側には、大気圧以上の圧力(正圧)を維持可能な構造に構成された第二のウエハ移載室(以下、正圧移載室という。)40が隣接して連結されており、正圧移載室40の筐体(以下、正圧移載室筐体という。)41は平面視が横長の長方形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。
正圧移載室40には正圧下でウエハWを移載する第二のウエハ移載装置(以下、正圧移載装置という。)42が設置されており、正圧移載装置42はスカラ形ロボットによって2枚のウエハを同時に搬送し得るように構成されている。
正圧移載装置42は正圧移載室40に設置されたエレベータ43によって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータ44によって左右方向に往復移動されるように構成されている。
正圧移載室40には正圧下でウエハWを移載する第二のウエハ移載装置(以下、正圧移載装置という。)42が設置されており、正圧移載装置42はスカラ形ロボットによって2枚のウエハを同時に搬送し得るように構成されている。
正圧移載装置42は正圧移載室40に設置されたエレベータ43によって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータ44によって左右方向に往復移動されるように構成されている。
互いに隣接した搬入室筐体21の側壁および正圧移載室筐体41の側壁には搬入口26、27がそれぞれ開設されており、正圧移載室40側の搬入口27には搬入口26、27を開閉するゲートバルブ28が設置されている。
互いに隣接した搬出室筐体31の側壁および正圧移載室筐体41の側壁には搬出口36、37がそれぞれ開設されており、正圧移載室40側の搬出口37には搬出口36、37を開閉するゲートバルブ38が設置されている。
図1に示されているように、正圧移載室40の左側にはノッチ合わせ装置45が設置されている。
また、図2に示されているように、正圧移載室40の上部にはクリーンエアを供給するクリーンユニット46が設置されている。
互いに隣接した搬出室筐体31の側壁および正圧移載室筐体41の側壁には搬出口36、37がそれぞれ開設されており、正圧移載室40側の搬出口37には搬出口36、37を開閉するゲートバルブ38が設置されている。
図1に示されているように、正圧移載室40の左側にはノッチ合わせ装置45が設置されている。
また、図2に示されているように、正圧移載室40の上部にはクリーンエアを供給するクリーンユニット46が設置されている。
図1および図2に示されているように、正圧移載室筐体41の正面壁には3つのウエハ搬入搬出口47、48、49が左右方向に並べられて開設されており、これらのウエハ搬入搬出口47、48、49はウエハWを正圧移載室40に対して搬入搬出し得るように設定されている。これらのウエハ搬入搬出口47、48、49にはポッドオープナ50がそれぞれ設置されている。
ポッドオープナ50はポッドPを載置する載置台51と、載置台51に載置されたポッドPのキャップを着脱するキャップ着脱機構52とを備えている。ポッドオープナ50は載置台51に載置されたポッドPのキャップをキャップ着脱機構52によって着脱することにより、ポッドPのウエハ出し入れ口を開閉するようになっている。
ポッドオープナ50の載置台51に対してはポッドPが、図示しない工程内搬送装置(RGV)によって供給および排出されるようになっている。したがって、載置台51によってキャリアステージとしてのポッドステージが構成されていることになる。
ポッドオープナ50の載置台51に対してはポッドPが、図示しない工程内搬送装置(RGV)によって供給および排出されるようになっている。したがって、載置台51によってキャリアステージとしてのポッドステージが構成されていることになる。
図1に示されているように、負圧移載室筐体11の6枚の側壁のうち背面側に位置する2枚の側壁には、第一処理部としての第一CVDユニット61と、第二処理部としての第二CVDユニット62とがゲートバルブ77、78を介してそれぞれ隣接して連結されている。第一CVDユニット61および第二CVDユニット62はいずれも枚葉式CVD装置(枚葉式コールドウオール形CVD装置)によってそれぞれ構成されている。
また、負圧移載室筐体11における6枚の側壁のうちの残りの互いに対向する2枚の側壁には、第三処理部としての第一クーリングユニット63と、第四処理部としての第二クーリングユニット64とがそれぞれ連結されており、第一クーリングユニット63および第二クーリングユニット64はいずれも処理済みのウエハWを冷却するように構成されている。
また、負圧移載室筐体11における6枚の側壁のうちの残りの互いに対向する2枚の側壁には、第三処理部としての第一クーリングユニット63と、第四処理部としての第二クーリングユニット64とがそれぞれ連結されており、第一クーリングユニット63および第二クーリングユニット64はいずれも処理済みのウエハWを冷却するように構成されている。
本実施の形態において、第一CVDユニット61と第二CVDユニット62とに使用された枚葉式CVD装置70は、図3および図4に示されているように構成されている。
枚葉式CVD装置70はウエハWを処理する処理室71を形成した筐体72を備えており、筐体72は下側カップ73と上側カップ74とボトムキャップ75とが組み合わされて、上下端面がいずれも閉塞した円筒形状に形成されている。
筐体72の下側カップ73の円筒壁における中間部にはゲートバルブ77によって開閉されるウエハ搬入搬出口76が水平方向に横長に開設されており、ウエハ搬入搬出口76はウエハWを処理室71内に負圧移載装置12によって搬入搬出し得るように形成されている。すなわち、図1に示されているように、ウエハWは負圧移載装置12のエンドエフェクタ16によって下から機械的に支持された状態で、ウエハ搬入搬出口76から搬送されて処理室71に対して搬入搬出されるようになっている。
上側カップ74の上端部には排気バッファ空間79が環状に形成されており、排気バッファ空間79の上には円形リング形状に形成されたカバープレート80が被せられている。カバープレート80の内周縁辺部はウエハWの外周縁辺部を被覆するように構成されている。
枚葉式CVD装置70はウエハWを処理する処理室71を形成した筐体72を備えており、筐体72は下側カップ73と上側カップ74とボトムキャップ75とが組み合わされて、上下端面がいずれも閉塞した円筒形状に形成されている。
筐体72の下側カップ73の円筒壁における中間部にはゲートバルブ77によって開閉されるウエハ搬入搬出口76が水平方向に横長に開設されており、ウエハ搬入搬出口76はウエハWを処理室71内に負圧移載装置12によって搬入搬出し得るように形成されている。すなわち、図1に示されているように、ウエハWは負圧移載装置12のエンドエフェクタ16によって下から機械的に支持された状態で、ウエハ搬入搬出口76から搬送されて処理室71に対して搬入搬出されるようになっている。
上側カップ74の上端部には排気バッファ空間79が環状に形成されており、排気バッファ空間79の上には円形リング形状に形成されたカバープレート80が被せられている。カバープレート80の内周縁辺部はウエハWの外周縁辺部を被覆するように構成されている。
図3に示されているように、筐体72は複数本の支柱81によって水平に支持されている。これらの支柱81には各昇降ブロック82がそれぞれ昇降自在に嵌合されており、これら昇降ブロック82の間には昇降台83が水平に架設されている。
昇降台83はエアシリンダ装置等が使用された昇降駆動装置83Aによって昇降されるように構成されている。
昇降台83の上にはサセプタ回転装置84が設置されており、サセプタ回転装置84と筐体72との間にはベローズ85が内側空間を気密封止するように介設されている。サセプタ回転装置84にはブラシレスDCモータが使用されており、出力軸(モータ軸)が中空軸に形成されて後記する回転軸94を回転駆動するように構成されている。
昇降駆動装置83Aおよびサセプタ回転装置84は、図3に示された駆動コントローラ151に電気配線152によって接続されており、駆動コントローラ151によって制御されるように構成されている。
昇降台83はエアシリンダ装置等が使用された昇降駆動装置83Aによって昇降されるように構成されている。
昇降台83の上にはサセプタ回転装置84が設置されており、サセプタ回転装置84と筐体72との間にはベローズ85が内側空間を気密封止するように介設されている。サセプタ回転装置84にはブラシレスDCモータが使用されており、出力軸(モータ軸)が中空軸に形成されて後記する回転軸94を回転駆動するように構成されている。
昇降駆動装置83Aおよびサセプタ回転装置84は、図3に示された駆動コントローラ151に電気配線152によって接続されており、駆動コントローラ151によって制御されるように構成されている。
図4に示されているように、筐体72のボトムキャップ75の中心には円形の挿通孔75aが開設されており、挿通孔75aには円筒形状に形成された支持軸86が処理室71内に下方から同心円に挿通されている。支持軸86は昇降台83に支持されて昇降されるようになっている。
支持軸86の上端には加熱ユニット87が同心に配されて水平に固定されており、加熱ユニット87は支持軸86によって昇降されるようになっている。加熱ユニット87は円形の平板形状に形成された支持板88を備えており、支持板88の中央部には円筒形状の支持軸86の上端開口が固定されている。
支持板88の上面には支柱を兼ねる電極89が複数本、複数箇所に配置されて垂直に立脚されており、これら電極89の上端間には円板形状に形成されたヒータ90が架橋されて固定されている。各電極89にはヒータ90に電力を供給するための電力供給配線91がそれぞれ接続されている。
加熱ユニット87におけるヒータ90の下側には、反射板92が水平に配されて支持板88に立脚された支柱93によって支持されている。反射板92はチタンからなる薄膜が鏡面仕上げされ、ヒータ90が照射した熱線を垂直方向上向きに効果的に反射するように構成されている。
支持軸86の上端には加熱ユニット87が同心に配されて水平に固定されており、加熱ユニット87は支持軸86によって昇降されるようになっている。加熱ユニット87は円形の平板形状に形成された支持板88を備えており、支持板88の中央部には円筒形状の支持軸86の上端開口が固定されている。
支持板88の上面には支柱を兼ねる電極89が複数本、複数箇所に配置されて垂直に立脚されており、これら電極89の上端間には円板形状に形成されたヒータ90が架橋されて固定されている。各電極89にはヒータ90に電力を供給するための電力供給配線91がそれぞれ接続されている。
加熱ユニット87におけるヒータ90の下側には、反射板92が水平に配されて支持板88に立脚された支柱93によって支持されている。反射板92はチタンからなる薄膜が鏡面仕上げされ、ヒータ90が照射した熱線を垂直方向上向きに効果的に反射するように構成されている。
ボトムキャップ75の挿通孔75aの支持軸86の外側には、支持軸86よりも大径の円筒形状に形成された回転軸94が同心円に配置されて処理室71内に下方から挿通されており、回転軸94は昇降台83の上に据え付けられたサセプタ回転装置84によって回転駆動されるようになっている。回転軸94はサセプタ回転装置84を介して昇降台83によって支持されることにより、支持軸86と共に昇降するようになっている。
回転軸94の上端には回転ドラム95が同心に配されて水平に固定されており、回転ドラム95は回転軸94によって回転されるようになっている。すなわち、回転ドラム95はドーナツ形の平板に形成された回転板96と、円筒形状に形成された回転筒97とを備えている。回転板96の内周縁辺部は円筒形状の回転軸94の上端開口に固定されており、回転板96の上面の外周縁辺部には回転筒97が同心円に固定されている。
図4に示されているように、回転ドラム95の回転筒97の上端には、サセプタ98が回転筒97の上端開口を閉塞するように被せられている。サセプタ98は炭化シリコンや窒化アルミニウム等の耐熱性を有する材料が使用されて、外径がウエハWの外径よりも大きい円板形状に形成されている。
図4に示されているように、サセプタ98の周辺寄りの同一半径の円形線上には、3個の挿通孔99が周方向に等間隔に配置されて垂直方向に開設されており、各挿通孔99の内径は後記する突上ピンを挿通し得るように設定されている。
回転軸94の上端には回転ドラム95が同心に配されて水平に固定されており、回転ドラム95は回転軸94によって回転されるようになっている。すなわち、回転ドラム95はドーナツ形の平板に形成された回転板96と、円筒形状に形成された回転筒97とを備えている。回転板96の内周縁辺部は円筒形状の回転軸94の上端開口に固定されており、回転板96の上面の外周縁辺部には回転筒97が同心円に固定されている。
図4に示されているように、回転ドラム95の回転筒97の上端には、サセプタ98が回転筒97の上端開口を閉塞するように被せられている。サセプタ98は炭化シリコンや窒化アルミニウム等の耐熱性を有する材料が使用されて、外径がウエハWの外径よりも大きい円板形状に形成されている。
図4に示されているように、サセプタ98の周辺寄りの同一半径の円形線上には、3個の挿通孔99が周方向に等間隔に配置されて垂直方向に開設されており、各挿通孔99の内径は後記する突上ピンを挿通し得るように設定されている。
回転ドラム95にはウエハWをサセプタ98の下から垂直に突き上げてサセプタ98の上面から浮かせるウエハ昇降装置100が設置されている。ウエハ昇降装置100は円形リング形状に形成された昇降リング101を備えており、昇降リング101は回転ドラム95の回転板96の上に支持軸86と同心円に配置されている。
昇降リング(以下、回転側リングという。)101の下面には複数本(本実施の形態においては3本とする。)の突き上げピン(以下、回転側ピンという。)102が、周方向に等間隔に配置されて垂下されている。各回転側ピン102は回転板96に回転軸94と同心円の線上に配置されて、垂直方向に開設された各ガイド孔103にそれぞれ摺動自在に嵌入されている。
各回転側ピン102の長さは回転側リング101を水平に突き上げ得るように互いに等しく設定されているとともに、ウエハWのサセプタ98の上からの突き上げ量に対応するように設定されている。各回転側ピン102の下端は処理室71の底面すなわちボトムキャップ75の上面に離着座自在に対向されている。
加熱ユニット87の支持板88には複数本(本実施の形態においては3本とする。)のガイド孔104が、周方向に等間隔に配置されて垂直方向に開設されている。各ガイド孔104には各突上ピン105がそれぞれ摺動自在に嵌入されている。
各突上ピン105の下端は回転側リング101の上面に適度のエアギャップを置いて対向されており、各突上ピン105は回転ドラム95の回転時において回転側リング101に干渉しないようになっている。
突上ピン105の上端部は反射板92やヒータ90を挿通してサセプタ98の挿通孔99に対向されており、各突上ピン105の長さはウエハWを水平に突き上げ得るように互いに等しく設定されているとともに、支持板88に着座した状態において、その上端がサセプタ98の下面に適度のエアギャップを置いて対向するように設定されている。つまり、突上ピン105は回転ドラム95の回転時にはサセプタ98に干渉しないようになっている。
昇降リング(以下、回転側リングという。)101の下面には複数本(本実施の形態においては3本とする。)の突き上げピン(以下、回転側ピンという。)102が、周方向に等間隔に配置されて垂下されている。各回転側ピン102は回転板96に回転軸94と同心円の線上に配置されて、垂直方向に開設された各ガイド孔103にそれぞれ摺動自在に嵌入されている。
各回転側ピン102の長さは回転側リング101を水平に突き上げ得るように互いに等しく設定されているとともに、ウエハWのサセプタ98の上からの突き上げ量に対応するように設定されている。各回転側ピン102の下端は処理室71の底面すなわちボトムキャップ75の上面に離着座自在に対向されている。
加熱ユニット87の支持板88には複数本(本実施の形態においては3本とする。)のガイド孔104が、周方向に等間隔に配置されて垂直方向に開設されている。各ガイド孔104には各突上ピン105がそれぞれ摺動自在に嵌入されている。
各突上ピン105の下端は回転側リング101の上面に適度のエアギャップを置いて対向されており、各突上ピン105は回転ドラム95の回転時において回転側リング101に干渉しないようになっている。
突上ピン105の上端部は反射板92やヒータ90を挿通してサセプタ98の挿通孔99に対向されており、各突上ピン105の長さはウエハWを水平に突き上げ得るように互いに等しく設定されているとともに、支持板88に着座した状態において、その上端がサセプタ98の下面に適度のエアギャップを置いて対向するように設定されている。つまり、突上ピン105は回転ドラム95の回転時にはサセプタ98に干渉しないようになっている。
サセプタ98の下面における中心と中間部と周辺部とに対応する位置には、温度測定手段としてのセンタ用放射温度計106Aとミドル用放射温度計106Bとアウタ用放射温度計106Cがそれぞれ対向して配置されている。これら放射温度計106A、106B、106Cはいずれも、サセプタ98からの熱線を入射させて感温部(図示せず)に導く導波棒を備えている。
例えば、導波棒は細長い丸棒形状に形成された石英ロッドや光ファイバが使用されて構成されている。センタ用放射温度計106Aは直線形状に形成されているが、ミドル用放射温度計106Bとアウタ用放射温度計106Cとは上端部がクランク形状にそれぞれ屈曲されている。
センタ用放射温度計106A、ミドル用放射温度計106Bおよびアウタ用放射温度計106Cは電極89や電力供給配線91および突上ピン等と干渉しないようにそれぞれ配置されている。センタ用放射温度計106A、ミドル用放射温度計106Bおよびアウタ用放射温度計106Cの垂直部は、支持軸86の中空部を内周面に沿って垂直方向下向きに敷設されており、支持軸86の下端において支持軸86の下端開口を気密封止するシールキャップを挿通して外部にそれぞれ引き出されている。
図示しないが、センタ用放射温度計106A、ミドル用放射温度計106Bおよびアウタ用放射温度計106Cの導波棒における支持軸86の中空部からの引出端は、センタ用放射温度計106A、ミドル用放射温度計106Bおよびアウタ用放射温度計106Cにおける感温部にそれぞれ対向されている。
センタ用放射温度計106A、ミドル用放射温度計106Bおよびアウタ用放射温度計106Cは、図3に示された温度コントローラ153に電気配線154によってそれぞれ接続されている。センタ用放射温度計106A、ミドル用放射温度計106Bおよびアウタ用放射温度計106Cは各感温部の測定温度を温度コントローラ153にそれぞれ送信するようになっている。
ちなみに、ヒータ90の電力供給配線91も支持軸86の中空部内を通して温度コントローラ153に接続されており、電源が温度コントローラ153によってシーケンス制御およびフィードバック制御されるようになっている。
例えば、導波棒は細長い丸棒形状に形成された石英ロッドや光ファイバが使用されて構成されている。センタ用放射温度計106Aは直線形状に形成されているが、ミドル用放射温度計106Bとアウタ用放射温度計106Cとは上端部がクランク形状にそれぞれ屈曲されている。
センタ用放射温度計106A、ミドル用放射温度計106Bおよびアウタ用放射温度計106Cは電極89や電力供給配線91および突上ピン等と干渉しないようにそれぞれ配置されている。センタ用放射温度計106A、ミドル用放射温度計106Bおよびアウタ用放射温度計106Cの垂直部は、支持軸86の中空部を内周面に沿って垂直方向下向きに敷設されており、支持軸86の下端において支持軸86の下端開口を気密封止するシールキャップを挿通して外部にそれぞれ引き出されている。
図示しないが、センタ用放射温度計106A、ミドル用放射温度計106Bおよびアウタ用放射温度計106Cの導波棒における支持軸86の中空部からの引出端は、センタ用放射温度計106A、ミドル用放射温度計106Bおよびアウタ用放射温度計106Cにおける感温部にそれぞれ対向されている。
センタ用放射温度計106A、ミドル用放射温度計106Bおよびアウタ用放射温度計106Cは、図3に示された温度コントローラ153に電気配線154によってそれぞれ接続されている。センタ用放射温度計106A、ミドル用放射温度計106Bおよびアウタ用放射温度計106Cは各感温部の測定温度を温度コントローラ153にそれぞれ送信するようになっている。
ちなみに、ヒータ90の電力供給配線91も支持軸86の中空部内を通して温度コントローラ153に接続されており、電源が温度コントローラ153によってシーケンス制御およびフィードバック制御されるようになっている。
図4に示されているように、筐体72の上側カップ74にはガス供給手段としてのガスヘッド110が一体的に組み込まれている。
ガスヘッド110は上側カップ74と下側カップ73との合わせ面に挟持された円板形状の吹出プレート111を備えており、吹出プレート111には複数個の吹出口112が、全面にわたって均一に配置されて上下の空間を流通させるように開設されている。
吹出プレート111はカバープレート80から間隔をとって水平に配置されて支持されている。吹出プレート111の上面と上側カップ74の下面および内周面とが画成する内側空間は、ガス溜め113を形成している。
上側カップ74の吹出プレート111の中心に対応する位置には、ガス導入管114の下流側端部がガス溜め113に連通するように挿入されている。ガス溜め113はガス導入管114に導入された処理ガスを全体的に均等に拡散させて、各吹出口112から均等にシャワー状に吹き出させるようになっている。
ガスヘッド110は上側カップ74と下側カップ73との合わせ面に挟持された円板形状の吹出プレート111を備えており、吹出プレート111には複数個の吹出口112が、全面にわたって均一に配置されて上下の空間を流通させるように開設されている。
吹出プレート111はカバープレート80から間隔をとって水平に配置されて支持されている。吹出プレート111の上面と上側カップ74の下面および内周面とが画成する内側空間は、ガス溜め113を形成している。
上側カップ74の吹出プレート111の中心に対応する位置には、ガス導入管114の下流側端部がガス溜め113に連通するように挿入されている。ガス溜め113はガス導入管114に導入された処理ガスを全体的に均等に拡散させて、各吹出口112から均等にシャワー状に吹き出させるようになっている。
図3および図4に示されているように、ガス導入管114には、処理室71内に処理ガスを供給する処理ガス供給系としての処理ガス供給管115と、処理室71内にパージガスを供給するパージガス系としてのパージガス供給管120とが、接続されている。
処理ガス供給管115の上流端には処理ガス供給源116が接続されており、処理ガス供給管115の途中には止め弁117および流量制御部としての流量制御器(マスフローコントローラ)118が介設されている。
処理ガス供給源116や止め弁117および流量制御器118は、図3に示されたガス供給コントローラ155に電気配線156によって接続されており、ガス供給コントローラ155によって制御されるように構成されている。
パージガス供給管120の上流端にはパージガス供給源121が接続されており、パージガス供給管120の途中には止め弁122および流量制御部としての流量制御器(マスフローコントローラ)123が介設されている。
パージガス供給源121や止め弁122および流量制御器123は、ガス供給コントローラ155によって制御されるように構成されている。
処理ガス供給管115の上流端には処理ガス供給源116が接続されており、処理ガス供給管115の途中には止め弁117および流量制御部としての流量制御器(マスフローコントローラ)118が介設されている。
処理ガス供給源116や止め弁117および流量制御器118は、図3に示されたガス供給コントローラ155に電気配線156によって接続されており、ガス供給コントローラ155によって制御されるように構成されている。
パージガス供給管120の上流端にはパージガス供給源121が接続されており、パージガス供給管120の途中には止め弁122および流量制御部としての流量制御器(マスフローコントローラ)123が介設されている。
パージガス供給源121や止め弁122および流量制御器123は、ガス供給コントローラ155によって制御されるように構成されている。
図4に示されているように、下側カップ73の上端部であってウエハ搬入搬出口76に対向する側壁には、サセプタ98を降下させた状態のサセプタ98の上面よりも上方に設けられて処理室71内を排気する第一排気口としてのメイン排気口131が、排気バッファ空間79に連通するように開設されている。
図3に示されているように、メイン排気口131は真空ポンプ等からなる真空排気装置132にメイン排気管133を介して接続されており、メイン排気管133の途中には開閉弁からなるメイン排気バルブ142および圧力制御部としてのAPC(Auto Pressure Control)バルブ140が介設されている。
なお、図4では便宜上、メイン排気バルブ142およびAPCバルブ140の図示は省略されている。
図3に示されているように、メイン排気口131は真空ポンプ等からなる真空排気装置132にメイン排気管133を介して接続されており、メイン排気管133の途中には開閉弁からなるメイン排気バルブ142および圧力制御部としてのAPC(Auto Pressure Control)バルブ140が介設されている。
なお、図4では便宜上、メイン排気バルブ142およびAPCバルブ140の図示は省略されている。
図4に示されているように、ベローズ85の下方のサセプタ回転装置84の側壁には、回転ドラム95の昇降によってボトムキャップ75と回転板96との間に生じる処理室サイド空間141内を排気する第二排気口としてのサイド排気口134が、ベローズ85の中空部およびボトムキャップ75の挿通孔75aを通じて処理室サイド空間141、処理室71に連通するように開設されている。
なお、サイド排気口134はサセプタ98を降下させた状態のサセプタ98よりも下方に設けられるが、サイド排気口134はサセプタ98を降下させた状態のサセプタ98の側方すなわち下側カップ73の側壁に設けるようにしてもよい。
図3に示されているように、サイド排気口134はサイド排気管135を介して真空排気装置132に接続されており、サイド排気管135の途中にはサイド排気バルブ136が介設されている。
サイド排気バルブ136はニードルバルブ等の流量を調整する流量調整弁によって構成されており、サイド排気口134からの排気量を調整するように構成されている。
支持軸86の底壁には、支持軸86および回転ドラム95の内部を排気する第三排気口としてのチャック排気口137が開設されており、チャック排気口137は支持軸86の中空部や回転ドラム95の中空部およびサセプタ98の複数の挿通孔99を通じて処理室71に連通するようになっている。
図3に示されているように、チャック排気口137はチャック排気管138を介して真空排気装置132に接続されており、チャック排気管138の途中にはチャック排気バルブ139が介設されている。
チャック排気バルブ139はニードルバルブ等の流量を調整する流量調整弁によって構成されており、チャック排気口137からの排気量を調整するように構成されている。
なお、サイド排気口134はサセプタ98を降下させた状態のサセプタ98よりも下方に設けられるが、サイド排気口134はサセプタ98を降下させた状態のサセプタ98の側方すなわち下側カップ73の側壁に設けるようにしてもよい。
図3に示されているように、サイド排気口134はサイド排気管135を介して真空排気装置132に接続されており、サイド排気管135の途中にはサイド排気バルブ136が介設されている。
サイド排気バルブ136はニードルバルブ等の流量を調整する流量調整弁によって構成されており、サイド排気口134からの排気量を調整するように構成されている。
支持軸86の底壁には、支持軸86および回転ドラム95の内部を排気する第三排気口としてのチャック排気口137が開設されており、チャック排気口137は支持軸86の中空部や回転ドラム95の中空部およびサセプタ98の複数の挿通孔99を通じて処理室71に連通するようになっている。
図3に示されているように、チャック排気口137はチャック排気管138を介して真空排気装置132に接続されており、チャック排気管138の途中にはチャック排気バルブ139が介設されている。
チャック排気バルブ139はニードルバルブ等の流量を調整する流量調整弁によって構成されており、チャック排気口137からの排気量を調整するように構成されている。
図3に示されているように、真空排気装置132、メイン排気バルブ142、APCバルブ140、サイド排気バルブ136およびチャック排気バルブ139は、それぞれ電気配線130A、130B、130C、130D、130Eによって排気コントローラ130に接続されており、排気コントローラ130によって制御されるように構成されている。
排気コントローラ130は後述する排気作用を実行させるように構成されている。
特に、排気コントローラ130はサセプタ98を降下させる際、また、サセプタ98を降下させた状態において処理室71内を排気する際に、メイン排気口131からの排気の割合がサイド排気口134からの排気の割合よりも大きくなるように、さらには、その後に行うチャック排気口137からの排気の割合と同等もしくはそれよりも大きくなるように制御すべく、構成されている。
なお、図3に示されているように、排気コントローラ130、駆動コントローラ151、温度コントローラ153、ガス供給コントローラ155は、CVD装置全体を制御するメインコントローラ157に接続されており、メインコントローラ157によって制御されるように構成されている。
これら排気コントローラ130、駆動コントローラ151、温度コントローラ153、ガス供給コントローラ155、メインコントローラ157は、コントローラ158として構成されている。
排気コントローラ130は後述する排気作用を実行させるように構成されている。
特に、排気コントローラ130はサセプタ98を降下させる際、また、サセプタ98を降下させた状態において処理室71内を排気する際に、メイン排気口131からの排気の割合がサイド排気口134からの排気の割合よりも大きくなるように、さらには、その後に行うチャック排気口137からの排気の割合と同等もしくはそれよりも大きくなるように制御すべく、構成されている。
なお、図3に示されているように、排気コントローラ130、駆動コントローラ151、温度コントローラ153、ガス供給コントローラ155は、CVD装置全体を制御するメインコントローラ157に接続されており、メインコントローラ157によって制御されるように構成されている。
これら排気コントローラ130、駆動コントローラ151、温度コントローラ153、ガス供給コントローラ155、メインコントローラ157は、コントローラ158として構成されている。
以下、前記構成に係るCVD装置を使用したICの製造方法における成膜工程を説明する。
なお、以下の説明において、CVD装置を構成する各部の作動は、コントローラ158によって制御される。
なお、以下の説明において、CVD装置を構成する各部の作動は、コントローラ158によって制御される。
まず、成膜工程におけるウエハWの全体的な流れを説明する。
これから成膜すべきウエハWは25枚がポッドPに収納された状態で、成膜工程を実施するCVD装置へ工程内搬送装置によって搬送されて来る。
図1および図2に示されているように、搬送されて来たポッドPは搬入室20におけるポッドオープナ50の載置台51の上に、工程内搬送装置から受け渡されて載置される。ポッドPのキャップがキャップ着脱機構52によって取り外され、ポッドPのウエハ出し入れ口が開放される。
これから成膜すべきウエハWは25枚がポッドPに収納された状態で、成膜工程を実施するCVD装置へ工程内搬送装置によって搬送されて来る。
図1および図2に示されているように、搬送されて来たポッドPは搬入室20におけるポッドオープナ50の載置台51の上に、工程内搬送装置から受け渡されて載置される。ポッドPのキャップがキャップ着脱機構52によって取り外され、ポッドPのウエハ出し入れ口が開放される。
ポッドPがポッドオープナ50によって開放されると、正圧移載室40に設置された正圧移載装置42はウエハ搬入搬出口47を通してポッドPからウエハWを1枚ずつピックアップし、搬入室20に搬入口26、27を通して搬入(ウエハローディング)し、ウエハWを搬入室用仮置き台25に移載して行く。
この移載作業中には、負圧移載室10側の搬入口22、23はゲートバルブ24によって閉じられており、負圧移載室10の圧力は、例えば、100Paに維持されている。
この移載作業中には、負圧移載室10側の搬入口22、23はゲートバルブ24によって閉じられており、負圧移載室10の圧力は、例えば、100Paに維持されている。
ポッドPのウエハWの搬入室用仮置き台25への移載が完了すると、正圧移載室40側の搬入口26、27がゲートバルブ28によって閉じられ、搬入室20が排気装置(図示せず)によって負圧に排気される。搬入室20が予め設定された圧力値に減圧されると、負圧移載室10側の搬入口22、23がゲートバルブ24によって開かれる。
次に、負圧移載室10の負圧移載装置12は搬入口22、23を通して搬入室用仮置き台25からウエハWを1枚ずつピックアップして負圧移載室10に搬入する。
ゲートバルブ24が閉じられた後に、負圧移載装置12は負圧移載室10に搬入されたウエハWを、ウエハ搬入搬出口65を通して第一CVDユニット61である枚葉式CVD装置70の処理室71へ搬入(ウエハローディング)する。
なお、ウエハWの搬入室20から第一CVDユニット61への搬入に際しては、搬入室20および負圧移載室10内が事前に真空排気されることによって内部の酸素や水分が予め除去されているため、外部の酸素や水分がウエハの第一CVDユニット61への搬入に伴って第一CVDユニット61の処理室71内に侵入することは防止される。
ゲートバルブ24が閉じられた後に、負圧移載装置12は負圧移載室10に搬入されたウエハWを、ウエハ搬入搬出口65を通して第一CVDユニット61である枚葉式CVD装置70の処理室71へ搬入(ウエハローディング)する。
なお、ウエハWの搬入室20から第一CVDユニット61への搬入に際しては、搬入室20および負圧移載室10内が事前に真空排気されることによって内部の酸素や水分が予め除去されているため、外部の酸素や水分がウエハの第一CVDユニット61への搬入に伴って第一CVDユニット61の処理室71内に侵入することは防止される。
ゲートバルブ77が閉じられた後に、第一CVDユニット61である枚葉式CVD装置70においては、後述するようにCVD法によりウエハWの上に薄膜が形成される。
そして、第一CVDユニット61において所定の成膜処理が終了すると、ゲートバルブ77が開かれ、成膜済みのウエハWは第一CVDユニット61から負圧移載装置12によってピックアップされて、負圧に維持されている負圧移載室10に第一CVDユニット61のウエハ搬入搬出口65から搬出(ウエハアンローディング)される。
処理済みのウエハWを第一CVDユニット61から負圧移載室10に搬出すると、ゲートバルブ77が閉じられ負圧移載装置12はウエハWを第一クーリングユニット63の冷却室へウエハ搬入搬出口67を通して搬入するとともに、冷却室のウエハ載置台に移載する。成膜済みのウエハは第一クーリングユニット63において冷却される。
なお、第一CVDユニット61による成膜済みのウエハWについての第一CVDユニット61から第一クーリングユニット63への移替え作業は、いずれも負圧に維持された第一CVDユニット61、第一クーリングユニット63および負圧移載室10において実施されるため、第一CVDユニット61から第一クーリングユニット63へのウエハWの移替え作業に際して、ウエハWの上に形成された薄膜の表面に自然酸化膜が生成されたり、異物等が付着したりするのは防止されることになる。
なお、第一CVDユニット61による成膜済みのウエハWについての第一CVDユニット61から第一クーリングユニット63への移替え作業は、いずれも負圧に維持された第一CVDユニット61、第一クーリングユニット63および負圧移載室10において実施されるため、第一CVDユニット61から第一クーリングユニット63へのウエハWの移替え作業に際して、ウエハWの上に形成された薄膜の表面に自然酸化膜が生成されたり、異物等が付着したりするのは防止されることになる。
第一クーリングユニット63において予め設定された冷却時間が経過すると、冷却済みのウエハWは負圧移載装置12によって第一クーリングユニット63からピックアップされて、負圧移載室10へ搬送されゲートバルブ34が開かれた後に、搬出口33を通して搬出室30に搬出されて搬出室用仮置き台35に移載される。
その後、ゲートバルブ34は閉じられる。
以上の作動が繰り返されることにより、搬入室20内に搬入された所定枚数、例えば、25枚のウエハWが順次処理されて行く。
その後、ゲートバルブ34は閉じられる。
以上の作動が繰り返されることにより、搬入室20内に搬入された所定枚数、例えば、25枚のウエハWが順次処理されて行く。
搬入室20に搬入された全てのウエハWに対する処理が終了し、全ての処理済ウエハWが搬出室30に収納され、搬出室30がゲートバルブ34によって閉じられると、搬出室30内が不活性ガスにより略大気圧に戻される。
搬出室30内が大気圧に戻されると、ゲートバルブ38が開かれ、載置台51に載置された空のポッドPのキャップがポッドオープナ50によって開かれる。
続いて、正圧移載室40の正圧移載装置42は搬出室用仮置き台35からウエハWをピックアップして搬出口37を通して正圧移載室40に搬出し、正圧移載室40のウエハ搬入搬出口48を通してポッドPに収納(チャージング)して行く。
搬出室30内が大気圧に戻されると、ゲートバルブ38が開かれ、載置台51に載置された空のポッドPのキャップがポッドオープナ50によって開かれる。
続いて、正圧移載室40の正圧移載装置42は搬出室用仮置き台35からウエハWをピックアップして搬出口37を通して正圧移載室40に搬出し、正圧移載室40のウエハ搬入搬出口48を通してポッドPに収納(チャージング)して行く。
処理済みの25枚のウエハWのポッドPへの収納が完了すると、ポッドPのキャップがポッドオープナ50のキャップ着脱機構52によってポッドPのウエハ出し入れ口に装着され、ポッドPが閉じられる。
閉じられたポッドPは載置台51の上から次の工程へ工程内搬送装置によって搬送されて行く。
閉じられたポッドPは載置台51の上から次の工程へ工程内搬送装置によって搬送されて行く。
以上の作動は第一CVDユニット61および第一クーリングユニット63が使用される場合を例にして説明したが、第二CVDユニット62および第二クーリングユニット64が使用される場合についても同様の作動が実施される。
次に、本発明の一実施の形態であるICの製造方法における成膜工程を、枚葉式CVD装置70が使用されて実施される場合について説明する。
図4に示されているように、ウエハWが処理室71内に搬入される搬入ステップにおいては、回転ドラム95および加熱ユニット87が回転軸94および支持軸86によって下限位置すなわちウエハ搬入搬出位置に降下されており、ウエハ昇降装置100の回転側ピン102の下端が処理室71の底面すなわちボトムキャップ75の上面に突合しており、相対的に、回転側リング101が回転ドラム95および加熱ユニット87に対して上昇している。
上昇した回転側リング101が突上ピン105を持ち上げるために、3本の突上ピン105はサセプタ98の挿通孔99を下方から挿通して、ウエハWをサセプタ98の上面から浮き上がらせて受け取る状態になっている。
一方、処理室71内の圧力は負圧移載室10の圧力(例えば、100Pa)と同一になるように制御されている。
上昇した回転側リング101が突上ピン105を持ち上げるために、3本の突上ピン105はサセプタ98の挿通孔99を下方から挿通して、ウエハWをサセプタ98の上面から浮き上がらせて受け取る状態になっている。
一方、処理室71内の圧力は負圧移載室10の圧力(例えば、100Pa)と同一になるように制御されている。
ウエハ搬入搬出口76がゲートバルブ77によって開放されると、負圧移載装置12は負圧移載室10でエンドエフェクタ16によって受け取ったウエハWをウエハ搬入搬出口76から処理室71内に搬入する。
この際、パージガス供給管120の止め弁122が開かれて、流量制御器123によって流量制御されたパージガスG2がガス導入管114に少量、例えば、0.5slm(スタンダード・リットル毎分)供給される。
エンドエフェクタ16はウエハWをサセプタ98の上方においてウエハWの中心がサセプタ98の中心と一致する位置に搬送する。ウエハWを所定の位置に搬送すると、エンドエフェクタ16は若干降下することによってウエハWを3本の突上ピン105の上に移載して受け渡す。
ウエハWを3本の突上ピン105に受け渡したエンドエフェクタ16は、ウエハ搬入搬出口76から処理室71の外へ退出する。
エンドエフェクタ16が処理室71から退出すると、ウエハ搬入搬出口76はゲートバルブ77によって閉じられる。
この際、パージガス供給管120の止め弁122が開かれて、流量制御器123によって流量制御されたパージガスG2がガス導入管114に少量、例えば、0.5slm(スタンダード・リットル毎分)供給される。
エンドエフェクタ16はウエハWをサセプタ98の上方においてウエハWの中心がサセプタ98の中心と一致する位置に搬送する。ウエハWを所定の位置に搬送すると、エンドエフェクタ16は若干降下することによってウエハWを3本の突上ピン105の上に移載して受け渡す。
ウエハWを3本の突上ピン105に受け渡したエンドエフェクタ16は、ウエハ搬入搬出口76から処理室71の外へ退出する。
エンドエフェクタ16が処理室71から退出すると、ウエハ搬入搬出口76はゲートバルブ77によって閉じられる。
ゲートバルブ77が閉じられると、図5によって参照されるように、処理室71に対して回転ドラム95および加熱ユニット87が、昇降駆動装置による回転軸94および支持軸86の上昇作動によって上昇される。
回転ドラム95の上昇の初期においては、回転側ピン102が処理室71の底面すなわちボトムキャップ75の上面に突合して、突上ピン105が回転側リング101の上に載った状態になっているので、3本の突上ピン105に支持されたウエハWは、回転ドラム95の上昇に伴って回転ドラム95に対して相対的に徐々に降下する。
所定の高さだけ回転ドラム95が上昇すると、突上ピン105はサセプタ98の挿通孔99の下方に引き込まれた状態になるため、ウエハWはサセプタ98の上に載置された状態になる。
ウエハWがサセプタ98の上に載置された後に回転ドラム95はさらに上昇し、ウエハWの上面が吹出プレート111の下面に近接して、ウエハ処理位置に達すると、回転ドラム95の上昇は停止される。
チャック排気バルブ139は回転ドラム95がウエハ搬入搬出位置からウエハ処理位置まで上昇される際に開かれ、ウエハWがサセプタ98の上に載置されたところで閉じられる。
その後、チャック排気バルブ139は成膜後のパージステップにおいてメイン排気口131とサイド排気口134による排気が充分に行われるまで閉じられたままの状態とされる。
なお、チャック排気バルブ139が開かれることによって回転ドラム95および支持軸86の内部がチャック排気口137、チャック排気管138によって排気されることにより、メイン排気口131によって真空引きされている処理室71内と回転ドラム95の中空部内との圧力差によってウエハWがサセプタ98から浮き上がる現象が防止される。
回転ドラム95の上昇の初期においては、回転側ピン102が処理室71の底面すなわちボトムキャップ75の上面に突合して、突上ピン105が回転側リング101の上に載った状態になっているので、3本の突上ピン105に支持されたウエハWは、回転ドラム95の上昇に伴って回転ドラム95に対して相対的に徐々に降下する。
所定の高さだけ回転ドラム95が上昇すると、突上ピン105はサセプタ98の挿通孔99の下方に引き込まれた状態になるため、ウエハWはサセプタ98の上に載置された状態になる。
ウエハWがサセプタ98の上に載置された後に回転ドラム95はさらに上昇し、ウエハWの上面が吹出プレート111の下面に近接して、ウエハ処理位置に達すると、回転ドラム95の上昇は停止される。
チャック排気バルブ139は回転ドラム95がウエハ搬入搬出位置からウエハ処理位置まで上昇される際に開かれ、ウエハWがサセプタ98の上に載置されたところで閉じられる。
その後、チャック排気バルブ139は成膜後のパージステップにおいてメイン排気口131とサイド排気口134による排気が充分に行われるまで閉じられたままの状態とされる。
なお、チャック排気バルブ139が開かれることによって回転ドラム95および支持軸86の内部がチャック排気口137、チャック排気管138によって排気されることにより、メイン排気口131によって真空引きされている処理室71内と回転ドラム95の中空部内との圧力差によってウエハWがサセプタ98から浮き上がる現象が防止される。
処理室内に処理ガスを供給してウエハWを処理する処理ステップにおいては、回転ドラム95が回転軸94によって回転される。
この際、回転側ピン102は処理室71の底面から離座し、突上ピン105は回転側リング101から離座しているので、回転ドラム95の回転がウエハ昇降装置100に妨げられることはなく、しかも、加熱ユニット87は停止状態を維持することができる。
すなわち、ウエハ昇降装置100においては、回転側リング101が回転ドラム95と共に回転し、突上ピン105が加熱ユニット87と共に停止した状態になっている。
この際、回転側ピン102は処理室71の底面から離座し、突上ピン105は回転側リング101から離座しているので、回転ドラム95の回転がウエハ昇降装置100に妨げられることはなく、しかも、加熱ユニット87は停止状態を維持することができる。
すなわち、ウエハ昇降装置100においては、回転側リング101が回転ドラム95と共に回転し、突上ピン105が加熱ユニット87と共に停止した状態になっている。
また、サセプタ98に載置されたウエハWは、温度コントローラ153のシーケンス制御により、ヒータ90によって全面にわたって均一の目標温度に加熱される。この際には、サセプタ98の温度が放射温度計106A、106B、106Cによって測定されて、この放射温度計の測定結果に従ってヒータ90の加熱量が、温度コントローラ153によってフィードバック制御される。
一方、処理室71内は、メイン排気口131からAPCバルブ140を介して真空排気装置132によって排気され、処理室71内の圧力が所定の処理圧力(例えば、1000Pa〜50000Pa)になるように排気コントローラ130によって制御される。
ウエハWの温度や処理室71内の圧力および回転ドラム95の回転作動が安定した時点で、図5に示されているように、処理ガス供給管115の止め弁117が開かれ、処理ガスG1がガス導入管114に導入される。
ガス溜め113にはメイン排気口131からの排気力が複数の吹出口112を介して均等に作用しているので、ガス導入管114の処理ガスG1はガス溜め113に流入した後に、ガス溜め113において径方向外向きに放射状に拡散する。
そして、各吹出口112にはメイン排気口131からの排気力が均等に作用しているために、ガス溜め113に拡散した処理ガスG1は、複数の吹出口112からウエハWに向かってシャワー状に全面にわたって均等に吹き出す。
吹出口112群からシャワー状に均等に吹き出した処理ガスG1は、サセプタ98の上のウエハWに全面にわたって均一に接触した後に、排気バッファ空間79を通ってメイン排気口131に吸い込まれて排気されて行く。
ガス溜め113にはメイン排気口131からの排気力が複数の吹出口112を介して均等に作用しているので、ガス導入管114の処理ガスG1はガス溜め113に流入した後に、ガス溜め113において径方向外向きに放射状に拡散する。
そして、各吹出口112にはメイン排気口131からの排気力が均等に作用しているために、ガス溜め113に拡散した処理ガスG1は、複数の吹出口112からウエハWに向かってシャワー状に全面にわたって均等に吹き出す。
吹出口112群からシャワー状に均等に吹き出した処理ガスG1は、サセプタ98の上のウエハWに全面にわたって均一に接触した後に、排気バッファ空間79を通ってメイン排気口131に吸い込まれて排気されて行く。
この際には、処理ガスG1が吹出口112群からシャワー状に均等に吹き出されているとともに、ウエハWが回転ドラム95によって回転されていることにより、処理ガスG1はウエハWの全面にわたって均等に接触し、また、ウエハWは温度コントローラ153のフィードバック制御によりヒータ90によって、面内温度分布が均一になるように加熱されているために、ウエハWの上に処理ガスG1によって形成されるCVD膜の膜厚分布や膜質分布は、ウエハWの全面にわたって均一になる。
ここで、ジシランガスを使用してアモルファスシリコン膜を形成する場合の処理条件としては、
ジシランガスの供給流量0.005〜0.1slm、処理温度400〜700℃、処理圧力1000〜50000Paが例示される。
ちなみに、モノシランガスを使用してアモルファスシリコン膜を形成する場合の処理条件としては、
モノシランガスの供給流量0.3〜0.5slm、処理温度500〜800℃、処理圧力1000〜50000Paが例示される。
ジシランガスの供給流量0.005〜0.1slm、処理温度400〜700℃、処理圧力1000〜50000Paが例示される。
ちなみに、モノシランガスを使用してアモルファスシリコン膜を形成する場合の処理条件としては、
モノシランガスの供給流量0.3〜0.5slm、処理温度500〜800℃、処理圧力1000〜50000Paが例示される。
以下、パージステップのシーケンスについて、図10を参照しつつ詳述する。
処理ステップの処理時間が経過した後のパージステップの初期段階においては、処理ガス供給管115の止め弁117が閉じられて、処理ガスG1の供給が停止される(S100)。
また、サセプタ回転装置84による回転ドラム95の回転は停止させず、維持した状態とする。すなわち、パージステップの初期段階においては、ウエハWを回転させながら処理室71内をパージすることとなる。
パージガス供給管120の止め弁122は開かれており、パージガスG2はガス導入管114より処理室71内に供給されている。
一方、排気コントローラ130によりAPCバルブ140および真空排気装置132が制御されることによってメイン排気口131からの排気量が一定に固定される(S102)。
なお、この段階で、APCバルブ140を全開とし、処理室71内をメイン排気口131より真空排気装置132の最大排気量(例えば、20slm)をもって真空引きするようにすると、後述する理由により、ウエハWが跳ね上がる危惧があるので、APCバルブ140の開度は所定の開度とする。
このように、成膜後にウエハWをウエハ搬入搬出位置まで降下させる前すなわちウエハWをウエハ処理位置に置いた状態で、処理室71内をパージする際に、回転ドラム95を回転させてウエハWを回転させつつパージを行うことにより、 たとえ残留ガス成分とウエハ表面とが反応したとしても、その反応がウエハ面内にわたり均一になされるようにできるので、ウエハ面内の膜厚分布の均一性が低下してしまうのを抑制することができる。
処理ステップの処理時間が経過した後のパージステップの初期段階においては、処理ガス供給管115の止め弁117が閉じられて、処理ガスG1の供給が停止される(S100)。
また、サセプタ回転装置84による回転ドラム95の回転は停止させず、維持した状態とする。すなわち、パージステップの初期段階においては、ウエハWを回転させながら処理室71内をパージすることとなる。
パージガス供給管120の止め弁122は開かれており、パージガスG2はガス導入管114より処理室71内に供給されている。
一方、排気コントローラ130によりAPCバルブ140および真空排気装置132が制御されることによってメイン排気口131からの排気量が一定に固定される(S102)。
なお、この段階で、APCバルブ140を全開とし、処理室71内をメイン排気口131より真空排気装置132の最大排気量(例えば、20slm)をもって真空引きするようにすると、後述する理由により、ウエハWが跳ね上がる危惧があるので、APCバルブ140の開度は所定の開度とする。
このように、成膜後にウエハWをウエハ搬入搬出位置まで降下させる前すなわちウエハWをウエハ処理位置に置いた状態で、処理室71内をパージする際に、回転ドラム95を回転させてウエハWを回転させつつパージを行うことにより、 たとえ残留ガス成分とウエハ表面とが反応したとしても、その反応がウエハ面内にわたり均一になされるようにできるので、ウエハ面内の膜厚分布の均一性が低下してしまうのを抑制することができる。
次に、サセプタ回転装置84による回転ドラム95の回転が停止され、排気コントローラ130の制御により、サイド排気バルブ136が開かれ、処理室71における回転ドラム95の下方空間すなわち処理室サイド空間141のサイド排気口134からの排気が開始される。
このとき、処理室サイド空間141は、サイド排気口134より所定の排気量(例えば、13slm)をもって真空引きされる。
続いて、図6(a)に示されているように、回転ドラム95および加熱ユニット87は昇降駆動装置による回転軸94および支持軸86の降下作動によって降下される。
このとき、パージガス供給管120の止め弁122は開かれたままの状態とされ、パージガスG2の供給は維持される。すなわち、回転ドラム95および加熱ユニット87の降下時、処理室71内は、パージガスG2が供給されつつメイン排気口131およびサイド排気口134より排気された状態となる。
また、このとき、APCバルブ140は全開とされ、処理室71内はメイン排気口131よりサイド排気口134の最大排気量(例えば、20slm)をもって真空排気され、メイン排気口131からの排気量の方がサイド排気口134からの排気量よりも大きくなるように設定される(S104)。
このとき、処理室サイド空間141は、サイド排気口134より所定の排気量(例えば、13slm)をもって真空引きされる。
続いて、図6(a)に示されているように、回転ドラム95および加熱ユニット87は昇降駆動装置による回転軸94および支持軸86の降下作動によって降下される。
このとき、パージガス供給管120の止め弁122は開かれたままの状態とされ、パージガスG2の供給は維持される。すなわち、回転ドラム95および加熱ユニット87の降下時、処理室71内は、パージガスG2が供給されつつメイン排気口131およびサイド排気口134より排気された状態となる。
また、このとき、APCバルブ140は全開とされ、処理室71内はメイン排気口131よりサイド排気口134の最大排気量(例えば、20slm)をもって真空排気され、メイン排気口131からの排気量の方がサイド排気口134からの排気量よりも大きくなるように設定される(S104)。
ところで、回転ドラム95の降下に際しては、処理室71内の回転ドラム95の下側空間すなわち、処理室サイド空間141が圧縮されることにより、この空間の雰囲気が巻き上げられて、回転ドラム95の外周と処理室71の内周とのクリアランスを通って、回転ドラム95の上側空間に流れ込もうとする。巻き上げられた下側空間の雰囲気が上側空間に流れ込むと、パーティクルのウエハWへの付着等の弊害が発生する原因になる。
しかし、回転ドラム95の降下に際しては、処理室71内の回転ドラム95の下側空間をサイド排気口134によって排気することにより、回転ドラム95の降下に伴って、下側空間の雰囲気が上側空間に流れ込む現象を防止しているので、パーティクルのウエハWへの付着等の弊害が発生するのを未然に防止することができる。
しかし、回転ドラム95の降下に際しては、処理室71内の回転ドラム95の下側空間をサイド排気口134によって排気することにより、回転ドラム95の降下に伴って、下側空間の雰囲気が上側空間に流れ込む現象を防止しているので、パーティクルのウエハWへの付着等の弊害が発生するのを未然に防止することができる。
回転ドラム95の降下の途中において、ウエハ昇降装置100の回転側ピン102の下端が処理室71の底面すなわちボトムキャップ75の上面に突合するために、回転側リング101が回転ドラム95および加熱ユニット87に対して相対的に上昇する。
この上昇した回転側リング101は突上ピン105を持ち上げるために、3本の突上ピン105はサセプタ98の挿通孔99を下方から挿通して、ウエハWの水平姿勢を維持したまま、ウエハWをサセプタ98の上面から上方に浮き上がらせる。
ウエハ昇降装置100がウエハWをサセプタ98の上面から浮き上がらせた状態になると、ウエハWの下方空間すなわちウエハWの下面とサセプタ98の上面との間にエンドエフェクタ16の挿入スペースが形成された状態になる。
この上昇した回転側リング101は突上ピン105を持ち上げるために、3本の突上ピン105はサセプタ98の挿通孔99を下方から挿通して、ウエハWの水平姿勢を維持したまま、ウエハWをサセプタ98の上面から上方に浮き上がらせる。
ウエハ昇降装置100がウエハWをサセプタ98の上面から浮き上がらせた状態になると、ウエハWの下方空間すなわちウエハWの下面とサセプタ98の上面との間にエンドエフェクタ16の挿入スペースが形成された状態になる。
回転ドラム95がウエハ搬入搬出位置まで降下された後も、降下時と同様に、パージが継続される(S106)。
そして、処理室71内が充分にパージされた後に、図6(b)に示されているように、処理室71内へのパージガスG2の供給およびメイン排気口131およびサイド排気口134からの排気を維持した状態で、チャック排気バルブ139が開かれてチャック排気バルブ139の排気流量の調整によって、支持軸86および回転ドラム95の内部がチャック排気口137より予め設定された所定の排気量(例えば、13slm〜20slm)をもって真空引きされる。
この際には、APCバルブ140は全開とされた状態が維持され、処理室71内はメイン排気口131より真空排気装置132の最大排気量(例えば、20slm)をもって真空引きされている。
サイド排気バルブ136についても開かれた状態が維持され、処理室サイド空間141が、サイド排気口134より所定の排気量(例えば、13slm)をもって真空引きされている。
このときも、メイン排気口131からの排気量の方がサイド排気口134からの排気量よりも大きくなるように設定され、さらに、メイン排気口131からの排気量の方がチャック排気口137からの排気量よりも大きくなるか、メイン排気口131からの排気量がチャック排気口137からの排気量と同等となるように設定される(S108)。
なお、メイン排気口131からの排気量とチャック排気口137からの排気量とが同等になるようにする場合は、チャック排気バルブ139を全開することになる。
そして、処理室71内が充分にパージされた後に、図6(b)に示されているように、処理室71内へのパージガスG2の供給およびメイン排気口131およびサイド排気口134からの排気を維持した状態で、チャック排気バルブ139が開かれてチャック排気バルブ139の排気流量の調整によって、支持軸86および回転ドラム95の内部がチャック排気口137より予め設定された所定の排気量(例えば、13slm〜20slm)をもって真空引きされる。
この際には、APCバルブ140は全開とされた状態が維持され、処理室71内はメイン排気口131より真空排気装置132の最大排気量(例えば、20slm)をもって真空引きされている。
サイド排気バルブ136についても開かれた状態が維持され、処理室サイド空間141が、サイド排気口134より所定の排気量(例えば、13slm)をもって真空引きされている。
このときも、メイン排気口131からの排気量の方がサイド排気口134からの排気量よりも大きくなるように設定され、さらに、メイン排気口131からの排気量の方がチャック排気口137からの排気量よりも大きくなるか、メイン排気口131からの排気量がチャック排気口137からの排気量と同等となるように設定される(S108)。
なお、メイン排気口131からの排気量とチャック排気口137からの排気量とが同等になるようにする場合は、チャック排気バルブ139を全開することになる。
その後、図6(c)に示されているように、処理室71内へのパージガスG2の供給およびメイン排気口131およびチャック排気口137からの排気を維持した状態で、排気コントローラ130によりサイド排気バルブ136が閉じられてサイド排気口134からの排気が停止される。
この際には、APCバルブ140は全開とされた状態が維持され、処理室71内はメイン排気口131より最大排気量をもって真空引きされ、チャック排気バルブ139も全開とされ、支持軸86および回転ドラム95の内部がチャック排気口137より最大排気量をもって真空引きされる。このとき、メイン排気口131からの排気量とチャック排気口137からの排気量とが同等になるように設定される(S110)。この状態で、処理室71内の圧力が負圧移載室10内の圧力と同一になるように制御される。
ウエハWが処理室71から搬出される搬出ステップにおいては、処理室71内の圧力が負圧移載室10内の圧力と同一に制御された後に、ウエハ搬入搬出口76がゲートバルブ77によって開放される。
続いて、負圧移載装置12のエンドエフェクタ16がウエハ搬入搬出口76からウエハWとサセプタ98との間に形成された挿入スペースに挿入される。ウエハWの下方に挿入されたエンドエフェクタ16は上昇することにより、ウエハWを受け取る。ウエハWを受け取ったエンドエフェクタ16はウエハ搬入搬出口76を後退してウエハWを処理室71から搬出する(S112)。
以降、前述した作業が繰り返されることにより、ウエハWにCVD膜が枚葉式CVD装置70によって枚葉処理されて行く。
なお、前記パージステップにおいて、S104のように、回転ドラム95を降下させながら、また、S106、S108、S110のように、回転ドラム95降下後にパージするのは、パージ効率を向上させるとともに、残留ガス成分の影響を抑えることが目的である。
すなわち、回転ドラム95を降下させながら、また、回転ドラム95降下後にパージする場合には、ウエハWが突上ピン105で突き上げられ、ウエハWにより塞がれていたサセプタ98の挿通孔99が開放された状態でのパージとなるので、メイン排気口131からの排気量を大きくしても回転ドラム95内部と処理室71内部との間に圧力差も生じにくくなり、ウエハWの跳ね上がりが生じなくなる。そのため、例えば、メイン排気バルブ142をフルオープン(全開)として排気することも可能となる。
これに対して、回転ドラム95をウエハ処理位置に置いた状態でパージする場合には、ウエハWによりサセプタ98の挿通孔99が塞がれた状態でのパージとなるため、メイン排気口131からの排気量を大きくすると回転ドラム95内部と処理室71内部との間に圧力差が生じ、ウエハWの跳ね上がりが生じてしまう。そのため、例えば、メイン排気バルブ142をフルオープン(全開)として排気することはできない。
このように、回転ドラム95を降下させながら、また、回転ドラム95降下後にパージすることで、ウエハWの跳ね上がりを生じさせることなくメイン排気口131からの排気量を大きくすることができるようになり、例えば、メイン排気バルブ142をフルオープン(全開)として排気することもできるようになり、パージ効率を向上させることができる。
また、回転ドラム95を降下させることで、ウエハWがメイン排気口131から遠ざかり、メイン排気口131がウエハWの上方に位置するようになるので、メイン排気口131によりウエハW上方へ向かって排気することが可能となり、それにより、ウエハW上方へ向かう排気の割合をウエハW下方へ向かう排気の割合より大きくするような制御が可能となり、横方向に流れる残留ガス成分の影響を弱めることが可能となる。
また、回転ドラム95を降下させながら、また、回転ドラム95降下後にパージする場合には、ウエハWと処理室71天井面との間隔を成膜時より大きくして、すなわち、ガスが流通するウエハW上方の空間を成膜時より大きくしてパージできることから、横方向への流れを弱めることができ、横方向に流れる残留ガス成分の影響を受けにくくすることができる。
この際には、APCバルブ140は全開とされた状態が維持され、処理室71内はメイン排気口131より最大排気量をもって真空引きされ、チャック排気バルブ139も全開とされ、支持軸86および回転ドラム95の内部がチャック排気口137より最大排気量をもって真空引きされる。このとき、メイン排気口131からの排気量とチャック排気口137からの排気量とが同等になるように設定される(S110)。この状態で、処理室71内の圧力が負圧移載室10内の圧力と同一になるように制御される。
ウエハWが処理室71から搬出される搬出ステップにおいては、処理室71内の圧力が負圧移載室10内の圧力と同一に制御された後に、ウエハ搬入搬出口76がゲートバルブ77によって開放される。
続いて、負圧移載装置12のエンドエフェクタ16がウエハ搬入搬出口76からウエハWとサセプタ98との間に形成された挿入スペースに挿入される。ウエハWの下方に挿入されたエンドエフェクタ16は上昇することにより、ウエハWを受け取る。ウエハWを受け取ったエンドエフェクタ16はウエハ搬入搬出口76を後退してウエハWを処理室71から搬出する(S112)。
以降、前述した作業が繰り返されることにより、ウエハWにCVD膜が枚葉式CVD装置70によって枚葉処理されて行く。
なお、前記パージステップにおいて、S104のように、回転ドラム95を降下させながら、また、S106、S108、S110のように、回転ドラム95降下後にパージするのは、パージ効率を向上させるとともに、残留ガス成分の影響を抑えることが目的である。
すなわち、回転ドラム95を降下させながら、また、回転ドラム95降下後にパージする場合には、ウエハWが突上ピン105で突き上げられ、ウエハWにより塞がれていたサセプタ98の挿通孔99が開放された状態でのパージとなるので、メイン排気口131からの排気量を大きくしても回転ドラム95内部と処理室71内部との間に圧力差も生じにくくなり、ウエハWの跳ね上がりが生じなくなる。そのため、例えば、メイン排気バルブ142をフルオープン(全開)として排気することも可能となる。
これに対して、回転ドラム95をウエハ処理位置に置いた状態でパージする場合には、ウエハWによりサセプタ98の挿通孔99が塞がれた状態でのパージとなるため、メイン排気口131からの排気量を大きくすると回転ドラム95内部と処理室71内部との間に圧力差が生じ、ウエハWの跳ね上がりが生じてしまう。そのため、例えば、メイン排気バルブ142をフルオープン(全開)として排気することはできない。
このように、回転ドラム95を降下させながら、また、回転ドラム95降下後にパージすることで、ウエハWの跳ね上がりを生じさせることなくメイン排気口131からの排気量を大きくすることができるようになり、例えば、メイン排気バルブ142をフルオープン(全開)として排気することもできるようになり、パージ効率を向上させることができる。
また、回転ドラム95を降下させることで、ウエハWがメイン排気口131から遠ざかり、メイン排気口131がウエハWの上方に位置するようになるので、メイン排気口131によりウエハW上方へ向かって排気することが可能となり、それにより、ウエハW上方へ向かう排気の割合をウエハW下方へ向かう排気の割合より大きくするような制御が可能となり、横方向に流れる残留ガス成分の影響を弱めることが可能となる。
また、回転ドラム95を降下させながら、また、回転ドラム95降下後にパージする場合には、ウエハWと処理室71天井面との間隔を成膜時より大きくして、すなわち、ガスが流通するウエハW上方の空間を成膜時より大きくしてパージできることから、横方向への流れを弱めることができ、横方向に流れる残留ガス成分の影響を受けにくくすることができる。
ところで、アモルファスシリコン膜をジシランガスを使用して活性化エネルギが小さい領域で形成する場合においては、ジシランガスの残留ガス成分とウエハ表面とがパージステップにおいて反応するために、ウエハ面内の膜厚分布の均一性がパージステップのガスの流れに影響されるという現象が、本発明者によって明らかにされた。
パージステップにおいて、ウエハWが搬入搬出位置に降下された状態で、図7に示されているように、メイン排気口131とサイド排気口134とによって処理室71内がウエハWの上方と側方または下方とから均等に排気されていると仮定すると、アモルファスシリコン膜の膜厚分布は、図8に示されているように不均一になってしまう。
なお、図8において、σ%および±最大最小%は、次の式で表される値である。
σ=標準偏差(ばらつき度合い)/平均値×100
±最大最小(%)=(最大値−最小値)/2/平均値×100
メイン排気口131からの排気量が一定、例えば、13slmに固定された状況で、サイド排気口134からの排気量が所定の量、例えば、13slmとされると、処理室71内がウエハWの上方と側方または下方とから均等に排気された状況になる。
このように、処理室71内がウエハWの上方と側方または下方とから均等に排気される場合には、ウエハWの上に形成されるアモルファスシリコン膜の膜厚分布は、ウエハWの表面上を横方向(水平方向)に流れるジシランガスの残留成分の影響を強く受けるために、図8に示されているように不均一になってしまうと、考察される。
パージステップにおいて、ウエハWが搬入搬出位置に降下された状態で、図7に示されているように、メイン排気口131とサイド排気口134とによって処理室71内がウエハWの上方と側方または下方とから均等に排気されていると仮定すると、アモルファスシリコン膜の膜厚分布は、図8に示されているように不均一になってしまう。
なお、図8において、σ%および±最大最小%は、次の式で表される値である。
σ=標準偏差(ばらつき度合い)/平均値×100
±最大最小(%)=(最大値−最小値)/2/平均値×100
メイン排気口131からの排気量が一定、例えば、13slmに固定された状況で、サイド排気口134からの排気量が所定の量、例えば、13slmとされると、処理室71内がウエハWの上方と側方または下方とから均等に排気された状況になる。
このように、処理室71内がウエハWの上方と側方または下方とから均等に排気される場合には、ウエハWの上に形成されるアモルファスシリコン膜の膜厚分布は、ウエハWの表面上を横方向(水平方向)に流れるジシランガスの残留成分の影響を強く受けるために、図8に示されているように不均一になってしまうと、考察される。
本実施の形態においては、図6(a)〜(c)について説明した通り、パージステップにおいて、APCバルブ140が全開されて処理室71内がメイン排気口131より真空排気装置132の最大排気量、例えば、20slmをもって真空引きされるとともに、サイド排気バルブ136が開かれて、サイド排気口134より所定の排気量、例えば、13slmをもって真空引きされることにより、図6(a)に示されているように、ウエハWの上方へ向かう排気の割合がサイド排気口134によるウエハWの側方または下方へ向かう排気の割合よりも大きくなるために、アモルファスシリコン膜の膜厚分布は、図9に示されているように均一になる。
なお、本実施の形態では、メイン排気口131よるウエハWの上方へ向かう排気の割合が、サイド排気口134によるウエハWの側方または下方へ向かう排気の割合の1.5倍となるようにしている。
なお、本実施の形態では、メイン排気口131よるウエハWの上方へ向かう排気の割合が、サイド排気口134によるウエハWの側方または下方へ向かう排気の割合の1.5倍となるようにしている。
図6(a)に示されているように、パージステップにおいて、ウエハWの上方へ向かう排気の割合がサイド排気口134によるウエハWの側方または下方へ向かう排気の割合よりも大きくなる場合には、ウエハWの表面上を横方向(水平方向)に流れるガスの割合が少なくなることから、ジシランガスの残留成分の影響が弱くなり、残留成分との反応が抑制されるために、アモルファスシリコン膜の膜厚分布は、図9に示されているように均一になると、考察される。
また、パージガスG2の供給を停止することなく維持した状態で、メイン排気口131とサイド排気口134による排気を充分に行った後に、チャック排気口137による排気を行うようにしたので、チャック排気口137によって回転ドラム95内を排気する際には、ジシランガスの残留成分は殆ど無いために、ジシランガスの残留成分が回転ドラム95内に入り込むことは殆どなく、回転ドラム95内の加熱ユニット87やウエハ昇降装置100等の表面と、ジシランガスの残留成分との反応を防止することができる。
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
1) ジシランガスを使用してウエハの上にアモルファスシリコン膜を低温下で形成する場合等のように、活性化エネルギの小さな領域で成膜を行う場合に、パージステップにおいて、ウエハの上方へ向かう排気の割合がウエハの側方または下方へ向かう排気の割合よりも大きくなるように制御することにより、上方向に向かう排気を強化することができ、横方向に流れるジシランガスの残留成分の影響を弱めることができるので、アモルファスシリコン膜をウエハに全面にわたって均一に形成することができる。
2) ジシランガスによってウエハに形成されるアモルファスシリコン膜の膜厚分布を全体にわたって均一化させることにより、ジシランガスを使用したアモルファスシリコン成膜の低温処理を促進することができるとともに、そのアモルファスシリコン膜を使用したICの製造方法におけるICの製造歩留りを高めることができるので、CVD装置およびICの製造工程のスループットを向上させることができる。
3) パージステップにおいて、パージガスの供給を停止することなく維持した状態で、ウエハの上方へ向かう排気の割合がウエハの側方または下方へ向かう排気の割合よりも大きくなるようにした状態で、充分にパージを行った後に、チャック排気口によって回転ドラム内を排気するようにしたので、チャック排気口により排気する際にはジシランガスの残留成分が殆どない状態とすることができるので、回転ドラム内の加熱ユニットやウエハ昇降装置等の表面とジシランガスの残留成分との反応を防止することができる。
4) 回転ドラム内の加熱ユニットやウエハ昇降装置等の表面とジシランガスの残留成分との反応を防止することにより、それら部材の腐食やヒータの劣化、その反応により形成される生成物からのパーティクルの発生を防止することができるので、そのパーティクルのウエハへの付着による歩留りの低下を未然に回避することができる。
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々に変更が可能であることはいうまでもない。
例えば、ジシランガスを使用してウエハ上にアモルファスシリコン膜を低温下で形成する場合に限らず、モノシランガスを使用してウエハ上にアモルファスシリコン膜を低温下で形成する場合等にも適用することができる。
また、本発明は、ドーパントガスを使用して実施するプロセスにも適用することができる。
特に、ドーパントガスとしてジボラン(B2 H6 )ガスを使用するプロセス、例えば、モノシラン(SiH4 )ガス等のシラン系ガスとジボランガスとを使用してドープトシリコン膜を形成するようなプロセスを実施する場合には、ドーパントガスによりガスの分解が促進され、残留ガスが残り易いので、このようなプロセスを実施する場合にも、本発明は有効となる。
特に、ドーパントガスとしてジボラン(B2 H6 )ガスを使用するプロセス、例えば、モノシラン(SiH4 )ガス等のシラン系ガスとジボランガスとを使用してドープトシリコン膜を形成するようなプロセスを実施する場合には、ドーパントガスによりガスの分解が促進され、残留ガスが残り易いので、このようなプロセスを実施する場合にも、本発明は有効となる。
本発明は、パージの際に不活性ガスを供給することなく、真空引きだけ実施するように構成してもよい。
被処理基板はウエハに限らず、LCD装置の製造工程におけるガラス基板や液晶パネル等の基板であってもよい。
本発明は、枚葉式コールドウオール形CVD装置に限らず、その他のCVD装置等の基板処理装置全般に適用することができる。
以下に、本発明の好ましい形態を付記する。
(1)処理室内に基板を搬入するステップと、
前記基板を前記処理室内の支持具上に載置するステップと、
前記処理室内に処理ガスを供給して前記支持具上に載置した前記基板を処理するステップと、
前記基板を処理するステップの後に前記処理室内をパージするステップと、
前記処理室内をパージするステップの後に処理後の前記基板を前記処理室内から搬出するステップと、を備えており、
前記処理室内をパージするステップにおいては、前記処理室内を前記基板の上方に向かって排気するとともに、前記基板の下方に向かって排気し、前記基板の上方に向かう排気の割合を、前記基板の下方に向かう排気の割合よりも大きく設定する半導体装置の製造方法。
(2)前記(1)において、前記処理室内をパージするステップにおいては、前記処理室内を前記基板の上方に向かって排気するとともに、前記支持具と処理室内壁との間から下方へ向かって排気し、前記基板の上方に向かう排気の割合を、前記支持具と処理室内壁との間から下方へ向かう排気の割合よりも大きく設定する半導体装置の製造方法。
(3)前記(1)において、前記処理室内をパージするステップは、前記基板を降下させながらおよび/または前記基板を降下させた状態で行う半導体装置の製造方法。
(4)前記(1)において、前記処理室内をパージするステップは、前記支持具を降下させながらおよび/または前記支持具を降下させた状態で行う半導体装置の製造方法。
(5)前記(1)において、前記処理室内をパージするステップは、前記基板を処理するステップよりも前記基板の上方の空間を大きくしながらおよび/または大きくした状態で行う半導体装置の製造方法。
(6)前記(1)において、前記処理室内をパージするステップは、前記基板を前記支持具から離間させながらおよび/または離間させた状態で行う半導体装置の製造方法。
(7)前記(1)において、前記処理室内をパージするステップにおいては、前記処理室内を前記基板の上方に向かって排気するとともに、前記基板の下方に向かって排気した後に、前記支持具内部を排気する半導体装置の製造方法。
(8)前記(1)において、前記処理室内をパージするステップにおいては、前記処理室内を前記基板の上方に向かって排気するとともに、前記基板の下方に向かって排気する前に、前記支持具上に載置された基板を回転させながら前記処理室内を排気する半導体装置の製造方法。
(9)前記(1)において、前記処理室内をパージするステップは、前記処理室内に不活性ガスを供給しつつ行う半導体装置の製造方法。
(10)基板を処理する処理室と、
前記処理室内で前記基板を支持する支持具と、
前記支持具を昇降させる昇降機構と、
前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内にパージガスを供給するパージガス供給系と、
前記支持具を降下させた状態における前記支持具の上面よりも上方に設けられて前記処理室内を排気する第一排気口と、
前記支持具を降下させた状態における前記支持具の上面よりも下方に設けられて前記処理室内を排気する第二排気口と、
前記支持具を降下させながらおよび/または前記支持具を降下させた状態で前記処理室内をパージするとともに、 パージの際に、 前記一排気口からの排気の割合が、前記第二排気口からの排気の割合よりも大きくなるように制御するコントローラと、
を備えている基板処理装置。
(1)処理室内に基板を搬入するステップと、
前記基板を前記処理室内の支持具上に載置するステップと、
前記処理室内に処理ガスを供給して前記支持具上に載置した前記基板を処理するステップと、
前記基板を処理するステップの後に前記処理室内をパージするステップと、
前記処理室内をパージするステップの後に処理後の前記基板を前記処理室内から搬出するステップと、を備えており、
前記処理室内をパージするステップにおいては、前記処理室内を前記基板の上方に向かって排気するとともに、前記基板の下方に向かって排気し、前記基板の上方に向かう排気の割合を、前記基板の下方に向かう排気の割合よりも大きく設定する半導体装置の製造方法。
(2)前記(1)において、前記処理室内をパージするステップにおいては、前記処理室内を前記基板の上方に向かって排気するとともに、前記支持具と処理室内壁との間から下方へ向かって排気し、前記基板の上方に向かう排気の割合を、前記支持具と処理室内壁との間から下方へ向かう排気の割合よりも大きく設定する半導体装置の製造方法。
(3)前記(1)において、前記処理室内をパージするステップは、前記基板を降下させながらおよび/または前記基板を降下させた状態で行う半導体装置の製造方法。
(4)前記(1)において、前記処理室内をパージするステップは、前記支持具を降下させながらおよび/または前記支持具を降下させた状態で行う半導体装置の製造方法。
(5)前記(1)において、前記処理室内をパージするステップは、前記基板を処理するステップよりも前記基板の上方の空間を大きくしながらおよび/または大きくした状態で行う半導体装置の製造方法。
(6)前記(1)において、前記処理室内をパージするステップは、前記基板を前記支持具から離間させながらおよび/または離間させた状態で行う半導体装置の製造方法。
(7)前記(1)において、前記処理室内をパージするステップにおいては、前記処理室内を前記基板の上方に向かって排気するとともに、前記基板の下方に向かって排気した後に、前記支持具内部を排気する半導体装置の製造方法。
(8)前記(1)において、前記処理室内をパージするステップにおいては、前記処理室内を前記基板の上方に向かって排気するとともに、前記基板の下方に向かって排気する前に、前記支持具上に載置された基板を回転させながら前記処理室内を排気する半導体装置の製造方法。
(9)前記(1)において、前記処理室内をパージするステップは、前記処理室内に不活性ガスを供給しつつ行う半導体装置の製造方法。
(10)基板を処理する処理室と、
前記処理室内で前記基板を支持する支持具と、
前記支持具を昇降させる昇降機構と、
前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内にパージガスを供給するパージガス供給系と、
前記支持具を降下させた状態における前記支持具の上面よりも上方に設けられて前記処理室内を排気する第一排気口と、
前記支持具を降下させた状態における前記支持具の上面よりも下方に設けられて前記処理室内を排気する第二排気口と、
前記支持具を降下させながらおよび/または前記支持具を降下させた状態で前記処理室内をパージするとともに、 パージの際に、 前記一排気口からの排気の割合が、前記第二排気口からの排気の割合よりも大きくなるように制御するコントローラと、
を備えている基板処理装置。
Claims (10)
- 処理室内に基板を搬入するステップと、
前記基板を前記処理室内の支持具上に載置するステップと、
前記処理室内に処理ガスを供給して前記支持具上に載置した前記基板を処理するステップと、
前記基板を処理するステップの後に前記処理室内をパージするステップと、
前記処理室内をパージするステップの後に処理後の前記基板を前記処理室内から搬出するステップと、を備えており、
前記処理室内をパージするステップにおいては、前記処理室内を前記基板の上方に向かって排気するとともに、前記基板の下方に向かって排気し、前記基板の上方に向かう排気の割合を、前記基板の下方に向かう排気の割合よりも大きく設定する半導体装置の製造方法。 - 請求項1において、前記処理室内をパージするステップにおいては、前記処理室内を前記基板の上方に向かって排気するとともに、前記支持具と処理室内壁との間から下方へ向かって排気し、前記基板の上方に向かう排気の割合を、前記支持具と処理室内壁との間から下方へ向かう排気の割合よりも大きく設定する半導体装置の製造方法。
- 請求項1において、前記処理室内をパージするステップは、前記基板を降下させながらおよび/または前記基板を降下させた状態で行う半導体装置の製造方法。
- 請求項1において、前記処理室内をパージするステップは、前記支持具を降下させながらおよび/または前記支持具を降下させた状態で行う半導体装置の製造方法。
- 請求項1において、前記処理室内をパージするステップは、前記基板を処理するステップよりも前記基板の上方の空間を大きくしながらおよび/または大きくした状態で行う半導体装置の製造方法。
- 請求項1において、前記処理室内をパージするステップは、前記基板を前記支持具から離間させながらおよび/または離間させた状態で行う半導体装置の製造方法。
- 請求項1において、前記処理室内をパージするステップにおいては、前記処理室内を前記基板の上方に向かって排気するとともに、前記基板の下方に向かって排気した後に、前記支持具内部を排気する半導体装置の製造方法。
- 請求項1において、前記処理室内をパージするステップにおいては、前記処理室内を前記基板の上方に向かって排気するとともに、前記基板の下方に向かって排気する前に、前記支持具上に載置された基板を回転させながら前記処理室内を排気する半導体装置の製造方法。
- 請求項1において、前記処理室内をパージするステップは、前記処理室内に不活性ガスを供給しつつ行う半導体装置の製造方法。
- 基板を処理する処理室と、
前記処理室内で前記基板を支持する支持具と、
前記支持具を昇降させる昇降機構と、
前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内にパージガスを供給するパージガス供給系と、
前記支持具を降下させた状態における前記支持具の上面よりも上方に設けられて前記処理室内を排気する第一排気口と、
前記支持具を降下させた状態における前記支持具の上面よりも下方に設けられて前記処理室内を排気する第二排気口と、
前記支持具を降下させながらおよび/または前記支持具を降下させた状態で前記処理室内をパージするとともに、 パージの際に、 前記一排気口からの排気の割合が、前記第二排気口からの排気の割合よりも大きくなるように制御するコントローラと、
を備えている基板処理装置。
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