WO2007018139A1 - 半導体装置の製造方法および基板処理装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法および基板処理装置 Download PDF

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WO2007018139A1
WO2007018139A1 PCT/JP2006/315476 JP2006315476W WO2007018139A1 WO 2007018139 A1 WO2007018139 A1 WO 2007018139A1 JP 2006315476 W JP2006315476 W JP 2006315476W WO 2007018139 A1 WO2007018139 A1 WO 2007018139A1
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substrate
wafer
processing
chamber
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Naonori Akae
Masahiro Yonebayashi
Tsukasa Kamakura
Yoshiro Hirose
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Hitachi Kokusai Electric Inc.
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device including a step of performing a desired process on a substrate using a gas, and a substrate processing apparatus used therefor, in particular, purging residual gas after processing.
  • a semiconductor integrated circuit device hereinafter referred to as an IC
  • a semiconductor wafer in which an IC is formed hereinafter referred to as a wafer
  • a thin film such as an oxide film, a semiconductor film, or a metal film.
  • the present invention relates to an effective material that can be used in a CVD apparatus.
  • a single wafer type cold wall type CVD apparatus (hereinafter referred to as a single wafer type CVD apparatus) is used to form a thin film such as an oxide film, a semiconductor film or a metal film on a wafer. May be used.
  • the single wafer type CVD apparatus includes a processing chamber for storing wafers as substrates to be processed, a susceptor for supporting the wafers one by one in the processing chamber, a heater unit for heating the wafers supported by the susceptor, Generally, a gas head for supplying a processing gas to a wafer supported by a susceptor and an exhaust port for exhausting the processing chamber are provided. For example, see Patent Document 1.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-212729
  • This low-temperature treatment uses monosilane (SiH) gas and has a large active energy.
  • this low-temperature treatment uses disilane (SiH) gas to reduce the active energy.
  • the process chamber is evacuated upwardly with respect to the substrate, and is exhausted downward with respect to the substrate.
  • a processing gas supply system for supplying a processing gas into the processing chamber
  • a purge gas supply system for supplying a purge gas into the processing chamber
  • a first exhaust port that is provided above the upper surface of the support in a state where the support is lowered and exhausts the processing chamber
  • a second exhaust port provided below the upper surface of the support in a state where the support is lowered, and exhausts the processing chamber
  • a substrate processing apparatus comprising: a controller that controls the exhaust rate to be greater than a rate of exhaust;
  • the means (1) in the purge step, the influence of the gas flow in the direction parallel to the substrate surface (horizontal direction) with respect to the substrate is reduced, so that the residual gas component and the base material are reduced. Since the reaction with the plate surface is suppressed or suppressed, the uniformity of the film thickness distribution in the substrate surface can be improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional plan view showing a multi-chamber type CVD apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side sectional view thereof.
  • FIG. 3 is a front view including a circuit diagram showing a single wafer CVD apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partially omitted front sectional view of a single wafer CVD apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a partially cut-away front view showing the processing steps of the single wafer CVD apparatus according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 (a) shows a single wafer type CVD apparatus according to an embodiment of the present invention after the rotating drum is lowered. It is front sectional drawing of the principal part, and has shown the initial stage of the purge step.
  • FIG. 6 (b) is a front sectional view of the main part of the single-wafer CVD apparatus according to the embodiment of the present invention after the rotary drum is lowered, showing the middle stage of the purge step.
  • FIG. 6 (c) is a front cross-sectional view of the main part of the single-wafer CVD apparatus according to an embodiment of the present invention after the rotary drum is lowered, showing the final stage of the purge step.
  • FIG. 7 is a schematic view showing exhaust of a single wafer type CVD apparatus of a comparative example.
  • FIG. 8 shows the film thickness distribution when an amorphous silicon film is formed on a wafer using a single wafer CVD apparatus of a comparative example, (a) is a table of film thickness and film thickness uniformity, b) is a film thickness-radius diagram, and (c) is a two-dimensional map of film thickness distribution.
  • FIG. 9 shows a film thickness distribution when an amorphous silicon film is formed on a wafer using a single wafer CVD apparatus according to an embodiment of the present invention, and (a) shows a film thickness and a film thickness.
  • Table of uniformity (b) is a film thickness-radius diagram, and (c) is a two-dimensional map of film thickness distribution.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a sequence of a purge step of a single wafer CVD apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • W wafer (substrate), P ... pod (substrate carrier), 10 ... negative pressure transfer chamber (substrate transfer chamber), 1 1 ... negative pressure transfer chamber housing, 12 ... negative pressure transfer Equipment (Wafer Transfer Equipment), 13 ... Elevator, 14 ... Upper Arm, 15 ... Lower Arm, 16, 17 ... End Effector, 20 ... Reading Room (Preliminary Room for Loading), 21 ... Carrying chamber, 22, 23 ⁇ 25 Preliminary chamber), 31 ... Unloading chamber housing, 32, 33 ⁇ Unloading port, 34... Gate valve, 35 ⁇ Temporary storage table for unloading chamber, 36, 37 ⁇ Unloading port, 38 ⁇ Gate valve 40 ...
  • Positive pressure transfer chamber (wafer transfer chamber), 41 ... Positive pressure transfer chamber housing, 42 ... Positive pressure transfer device (wafer transfer device), 43 ... Elevator, 44 ... Linear actuators, 45 ... Notch aligner 46 ⁇ (First processing unit), 62 ... second CVD unit (second processing unit), 63 ... first cleaning unit (third processing unit), 64 ... second cooling unit (fourth processing unit) ), 65, 66, 67, 68 ... Wafer loading / unloading port, 70 ... Single wafer CVD equipment (substrate processing equipment), 71 ...
  • Stop valve, 118 ... Flow controller Mass flow controller
  • 120 ... Purge gas supply pipe, 12 1 ... Purge gas supply source, 122 ... Stop valve, 123 ... Flow controller, 130 ... Exhaust controller, 131 ... Main exhaust port (first exhaust port) 132 ... Vacuum exhaust device, 133 ... Main exhaust pipe, 1 34 ... Side exhaust port (second exhaust port), 135 ... Side exhaust pipe, 136 ... Side exhaust valve, 1 3 7 ... Chuck exhaust port ( 2nd exhaust port), 138 ... Chuck exhaust pipe, 139 ... Chuck exhaust valve, 140-APC NORB, 141 ... Processing chamber side space, 142 ... Main air NORB, 151 ... Drive controller, 152, 154, 156 ... Electric wiring, 153 ... Temperature controller, 155 ... Gas supply controller La, 157 ... the main controller, 158 ... controller.
  • the substrate processing apparatus is configured as a multi-chamber CVD apparatus (hereinafter referred to as a CVD apparatus).
  • This CVD apparatus can be used in a film forming process for depositing a desired thin film on a wafer in an IC manufacturing method.
  • a FOUP front opening unified pod
  • the wafer transfer chamber 40 side is the front side
  • the opposite side that is, the wafer transfer chamber 10 side is the rear side
  • the loading spare chamber 20 side is the back side.
  • the left side is the unloading spare room 30 side.
  • the CVD apparatus has a first wafer transfer chamber (hereinafter referred to as a negative load chamber) configured in a load-lock chamber structure that can withstand pressures less than atmospheric pressure (negative pressure). ) 11 is provided, and the housing of the negative pressure transfer chamber 10 (hereinafter referred to as the negative pressure transfer chamber housing) 11 is a box shape in which the plan view is hexagonal and the upper and lower ends are closed. Is formed.
  • a negative load chamber configured in a load-lock chamber structure that can withstand pressures less than atmospheric pressure (negative pressure).
  • the housing of the negative pressure transfer chamber 10 hereinafter referred to as the negative pressure transfer chamber housing 11 is a box shape in which the plan view is hexagonal and the upper and lower ends are closed. Is formed.
  • a wafer transfer device 12 for transferring Ueno and W under a negative pressure is installed.
  • the negative pressure transfer device 12 is composed of a SCARA robot (selective compliance assembly robot arm SCAR A), and is moved up and down while maintaining an airtight seal by an elevator 13 installed on the bottom wall of the negative pressure transfer chamber housing 11. It is configured to
  • the negative pressure transfer device 12 includes a first arm (hereinafter referred to as an upper arm) 14 located on the upper side and a second arm (hereinafter referred to as a lower arm) 15 located on the lower side. .
  • An upper end effector 16 and a lower end effector 17 are attached to the distal ends of the upper arm 14 and the lower arm 15, respectively.
  • the upper end effector 16 and the lower end effector 17 are each formed in a bifurcated fork shape that supports the wafer W with a lower force.
  • the carry-in chamber 20 housing (hereinafter referred to as the carry-in chamber housing) 21 and the carry-out chamber 30 housing (hereinafter referred to as the carry-out chamber housing) 31 are boxes each having a substantially rectangular plan view and closed at both upper and lower ends. It is formed into a shape, and it has a load lock chamber structure that can withstand negative pressure
  • Loading ports 22 and 23 are respectively opened on the side wall of the loading chamber housing 21 and the side wall of the negative pressure transfer chamber housing 11 which are adjacent to each other.
  • a gate valve 24 for opening and closing the inlets 22 and 23 is installed.
  • the loading room 20 is provided with a temporary loading table 25 for loading.
  • the unloading chamber 30 is provided with a temporary storage table 35 for unloading chamber.
  • a second wafer transfer chamber (hereinafter referred to as a positive pressure transfer chamber) configured to be able to maintain a pressure (positive pressure) higher than atmospheric pressure. ) 40 are connected adjacent to each other, and the casing of the positive pressure transfer chamber 40 (hereinafter referred to as the positive pressure transfer chamber casing) 41 is a box shape in which the upper and lower ends are closed in a horizontally long rectangle in plan view. Is formed.
  • the positive pressure transfer chamber 40 is provided with a second wafer transfer device (hereinafter referred to as a positive pressure transfer device) 42 for transferring the wafer W under positive pressure.
  • the positive pressure transfer device 42 is a scalar transfer device. It is configured so that two wafers can be transferred simultaneously by the robot.
  • the positive pressure transfer device 42 is configured to be lifted and lowered by an elevator 43 installed in the positive pressure transfer chamber 40, and is configured to be reciprocated in the left-right direction by a linear actuator 44.
  • Loading ports 26 and 27 are respectively opened on the side wall of the loading chamber housing 21 and the side wall of the positive pressure transfer chamber housing 41 that are adjacent to each other.
  • a gate valve 28 for opening and closing the inlets 26 and 27 is installed.
  • Unloading ports 36 and 37 are opened on the side wall of the unloading chamber housing 31 and the side wall of the positive pressure transfer chamber housing 41 adjacent to each other, and the unloading port 37 on the positive pressure transfer chamber 40 side has an unloading port 37.
  • Gate valves 38 for opening and closing 36 and 37 are installed.
  • a notch aligning device 45 is installed on the left side of the positive pressure transfer chamber 40.
  • a clean unit 46 for supplying clean air is installed on the upper part of the positive pressure transfer chamber 40 !.
  • Pod openers 50 are installed at the wafer loading / unloading ports 47, 48 and 49, respectively.
  • the pod opener 50 includes a mounting table 51 on which the pod P is mounted, and a cap mounting / dismounting mechanism 52 that mounts / dismounts the cap of the pod P mounted on the mounting table 51.
  • the pod opener 50 opens and closes the wafer inlet / outlet of the pod P by attaching / detaching the cap of the pod P mounted on the mounting table 51 by the cap attaching / detaching mechanism 52.
  • a pod P force is supplied to and discharged from the mounting table 51 of the pod opener 50 by an in-process transfer device (RGV) (not shown). Therefore, the mounting table 51 constitutes a pod stage as a carrier stage.
  • RSV in-process transfer device
  • first CVD as a first processing section.
  • the unit 61 and the second CVD unit 62 as the second processing unit are connected adjacently via gate valves 77 and 78, respectively.
  • Each of the first CVD unit 61 and the second CVD unit 62 is constituted by a single wafer type CVD apparatus (single wafer type cold wall type CVD apparatus).
  • first cooling unit 63 as a third processing unit
  • second cooling unit as a fourth processing unit.
  • Two cooling units 64 are connected to each other, and the first cooling unit 63 and the second cooling unit 64 are configured to cool the processed wafer W even if they are shifted.
  • the single wafer CVD apparatus 70 used for the first CVD unit 61 and the second CVD unit 62 is configured as shown in FIGS. 3 and 4! RU
  • the single-wafer CVD apparatus 70 includes a casing 72 in which a processing chamber 71 for processing a wafer W is formed.
  • the casing 72 is formed by combining a lower cup 73, an upper cup 74, and a bottom cap 75 to form upper and lower end surfaces. It is formed in a cylindrical shape with a closed gap.
  • a wafer loading / unloading port 76 that is opened and closed by a gate valve 77 is opened horizontally in the middle portion of the cylindrical wall of the lower cup 73 of the casing 72, and the wafer loading / unloading port 76 processes the wafer W.
  • the chamber 71 is formed so that it can be loaded and unloaded by the negative pressure transfer device 12. That is, as shown in FIG. 1, the wafer W is mechanically supported from below by the end effector 16 of the negative pressure transfer device 12, and is transferred from the wafer loading / unloading port 76 to the processing chamber 71. It comes to be carried in and out.
  • An exhaust buffer space 79 is formed in an annular shape at the upper end of the upper cup 74, and a cover plate 80 formed in a circular ring shape is covered on the exhaust buffer space 79.
  • the inner peripheral edge of the cover plate 80 is configured to cover the outer peripheral edge of the wafer W.
  • the casing 72 is horizontally supported by a plurality of support columns 81.
  • Each elevating block 82 is fitted to these support columns 81 so as to be movable up and down, and an elevating table 83 is horizontally installed between these elevating blocks 82.
  • the lifting / lowering base 83 is configured to be lifted / lowered by a lifting / lowering driving device 83A using an air cylinder device or the like.
  • a susceptor rotating device 84 is installed on the lifting platform 83, and a bellows 85 is interposed between the susceptor rotating device 84 and the casing 72 so as to hermetically seal the inner space.
  • the susceptor rotating device 84 uses a brushless DC motor, and the output shaft (motor shaft) is formed in a hollow shaft so that the rotating shaft 94 described later is driven to rotate! RU
  • the elevating drive device 83A and the susceptor rotating device 84 are connected to the drive controller 151 shown in FIG. 3 by electric wiring 152, and are configured to be controlled by the drive controller 151.
  • a circular through hole 75a is formed at the center of the bottom cap 75 of the casing 72, and a support formed in a cylindrical shape in the through hole 75a.
  • a shaft 86 is inserted into the processing chamber 71 concentrically from below. The support shaft 86 is supported by a lift 83 so that it can be lifted and lowered.
  • a heating unit 87 is concentrically arranged at the upper end of the support shaft 86 and is fixed horizontally. The heating unit 87 is moved up and down by the support shaft 86.
  • the heating unit 87 includes a support plate 88 formed in a circular flat plate shape, and an upper end opening of a cylindrical support shaft 86 is fixed to the center of the support plate 88.
  • a plurality of electrodes 89 that also serve as support columns are arranged in a plurality of places and are vertically erected, and a heater 90 formed in a disk shape is bridged between the upper ends of these electrodes 89. Is fixed.
  • Each electrode 89 is connected to a power supply wiring 91 for supplying power to the heater 90! RU
  • a reflecting plate 92 is horizontally arranged and supported by a column 93 that is erected on a supporting plate 88.
  • the reflecting plate 92 is configured so that a thin film having a titanium force is mirror-finished and effectively reflects the heat rays irradiated by the heater 90 vertically upward.
  • a rotating shaft 94 formed in a cylindrical shape having a larger diameter than the support shaft 86 is concentrically arranged and is disposed in the processing chamber 71 downward.
  • the force is also passed, and the rotating shaft 94 is driven to rotate by a susceptor rotating device 84 installed on the lift 83.
  • the rotating shaft 94 is supported by the ascending / descending table 83 via the susceptor rotating device 84 so that the rotating shaft 94 moves up and down together with the support shaft 86.
  • a rotating drum 95 is concentrically arranged at the upper end of the rotating shaft 94 and is fixed horizontally. The rotating drum 95 is rotated by the rotating shaft 94.
  • the rotary drum 95 includes a rotary plate 96 formed on a donut-shaped flat plate and a rotary cylinder 97 formed in a cylindrical shape.
  • the inner peripheral edge of the rotating plate 96 is fixed to the upper end opening of the cylindrical rotating shaft 94, and the rotating cylinder 97 is fixed concentrically to the outer peripheral edge of the upper surface of the rotating plate 96.
  • a susceptor 98 covers the upper end of the rotating cylinder 97 of the rotating drum 95 so as to close the upper end opening of the rotating cylinder 97.
  • the susceptor 98 is made of a heat-resistant material such as silicon carbide or aluminum nitride, and the outer diameter of the susceptor 98 is larger than the outer diameter of the wafer W.
  • the rotating drum 95 is provided with a wafer lifting device 100 that pushes the wafer W vertically from below the susceptor 98 and buoys the upper surface force of the susceptor 98.
  • the wafer lifting apparatus 100 includes a lifting ring 101 formed in a circular ring shape.
  • the lifting ring 101 is disposed on a rotating plate 96 of a rotating drum 95 concentrically with a support shaft 86.
  • a lifting ring (hereinafter referred to as a rotation-side ring) 101 has a plurality of push-up pins (hereinafter referred to as rotation-side pins) 102 on the lower surface of 101 in the circumferential direction. In It is arranged at equal intervals and hangs down.
  • Each rotation-side pin 102 is disposed on a rotation plate 96 on a line concentric with the rotation shaft 94, and is slidably fitted into each guide hole 103 opened in the vertical direction.
  • the lengths of the respective rotation-side pins 102 are set to be equal to each other so that the rotation-side ring 101 can be pushed up horizontally, and are set to correspond to the push-up amount of the wafer W from above the susceptor 98. .
  • the lower end of each rotation-side pin 102 is opposed to the bottom surface of the processing chamber 71, that is, the top surface of the bottom cap 75 so as to be freely attached and detached! RU
  • a plurality of guide holes 104 are formed in the support plate 88 of the heating unit 87 in the vertical direction at equal intervals in the circumferential direction.
  • Each protruding pin 105 is slidably fitted in each guide hole 104!
  • each protruding pin 105 is opposed to the upper surface of the rotating ring 101 with an appropriate air gap, and each protruding pin 105 does not interfere with the rotating ring 101 when the rotating drum 95 rotates. It's like! /
  • the upper ends of the protrusion pins 105 pass through the reflector 92 and the heater 90 and are opposed to the through holes 99 of the susceptor 98.
  • the length of each protrusion pin 105 is such that the wafer W can be pushed up horizontally.
  • the upper end of the susceptor 98 is set so as to face the lower surface of the susceptor 98 when it is seated on the support plate 88. In other words, the thrust pin 105 does not interfere with the susceptor 98 when the rotary drum 95 rotates.
  • the center radiation thermometer 106A, the middle radiation thermometer 106B and the water radiation thermometer 106C as temperature measuring means are opposed to the center, middle and peripheral positions on the lower surface of the susceptor 98, respectively. Are arranged.
  • Each of these radiation thermometers 106A, 106B, and 106C is provided with a waveguide rod that receives heat rays from the susceptor 98 and guides it to a temperature sensing unit (not shown).
  • the waveguide rod is configured by using a quartz rod or an optical fiber formed in an elongated round bar shape.
  • the center radiation thermometer 106A is formed in a straight line shape, the upper ends of the middle radiation thermometer 106B and the outer radiation thermometer 106C are bent into a crank shape, respectively.
  • the center radiation thermometer 106A, the middle radiation thermometer 106B, and the outer radiation thermometer 106C are arranged so as not to interfere with the electrode 89, the power supply wiring 91, the protruding pin, and the like.
  • the vertical part of the center radiation thermometer 106A, the middle radiation thermometer 106B, and the heater radiation thermometer 106C is laid down vertically along the inner peripheral surface of the hollow part of the support shaft 86. At the lower end of the shaft 86, a bow I is inserted to the outside through a seal cap that hermetically seals the lower end opening of the support shaft 86.
  • the extraction end of the hollow portion of the support shaft 86 in the waveguide rod of the center radiation thermometer 106A, the middle radiation thermometer 106B, and the tower radiation thermometer 106C is the center radiation thermometer 106A, for the middle
  • the radiation thermometer 106B and the infrared radiation thermometer 106C are respectively opposed to the temperature sensitive parts.
  • the center radiation thermometer 106A, the middle radiation thermometer 106B, and the router radiation thermometer 106C are connected to the temperature controller 153 shown in FIG.
  • the center radiant thermometer 106A, the middle radiant thermometer 106B, and the counter radiant thermometer 106C transmit the measured temperature of each temperature sensing unit to the temperature controller 153, respectively.
  • the power supply wiring 91 of the heater 90 is also connected to the temperature controller 153 through the hollow portion of the support shaft 86, so that the temperature controller 153 performs sequence control and feedback control.
  • a gas head 110 as a gas supply means is physically incorporated in the upper cup 74 of the casing 72!
  • the gas head 110 is provided with a disc-shaped blowout plate 111 sandwiched between the mating surfaces of the upper cup 74 and the lower cup 73, and the blowout plate 111 has a plurality of blowout ports 112 uniformly over the entire surface. It is arranged so that it can be placed and circulates in the upper and lower spaces.
  • the blow-out plate 111 is supported by being horizontally arranged at a distance from the cover plate 80.
  • An inner space defined by the upper surface of the blowing plate 111 and the lower surface and inner peripheral surface of the upper cup 74 forms a gas reservoir 113.
  • Gas reservoir 113 is a gas guide
  • the processing gas introduced into the inlet pipe 114 is uniformly diffused as a whole and is blown out uniformly from each outlet 112 in the form of a shower!
  • the gas introduction pipe 114 has a processing gas supply pipe 115 as a processing gas supply system for supplying processing gas into the processing chamber 71, and a processing chamber 71.
  • a purge gas supply pipe 120 serving as a purge gas system for supplying purge gas into the inside is connected!
  • a processing gas supply source 116 is connected to the upstream end of the processing gas supply pipe 115, and a stop valve 117 and a flow rate controller (mass flow controller) 118 as a flow rate control unit are provided in the middle of the processing gas supply pipe 115. It is installed.
  • the processing gas supply source 116, the stop valve 117, and the flow rate controller 118 are connected to the gas supply controller 155 shown in FIG. 3 by electric wiring 156, and are configured to be controlled by the gas supply controller 155. .
  • a purge gas supply source 121 is connected to the upstream end of the purge gas supply pipe 120, and a stop valve 122 and a flow rate controller (mass flow controller) 123 as a flow rate control unit are interposed in the middle of the purge gas supply pipe 120. Yes.
  • the purge gas supply source 121, the stop valve 122, and the flow rate controller 123 are configured to be controlled by the gas supply controller 155.
  • the upper end of the lower cup 73 and the side wall facing the wafer loading / unloading port 76 is located above the upper surface of the susceptor 98 with the susceptor 98 lowered.
  • a main exhaust port 131 provided as a first exhaust port for exhausting the inside of the processing chamber 71 is opened to communicate with the exhaust buffer space 79.
  • the main exhaust port 131 is connected to a vacuum exhaust device 132 having a vacuum pump and the like through a main exhaust pipe 133, and a main exhaust pipe 133 including an open / close valve is provided in the middle of the main exhaust pipe 133.
  • An exhaust valve 142 and an APC (Auto Pressure Control) valve 140 as a pressure control unit are interposed!
  • the side wall of the susceptor rotating device 84 below the bellows 85 has a processing chamber size generated between the bottom cap 75 and the rotating plate 96 as the rotating drum 95 is raised and lowered.
  • Side exhaust port as the second exhaust port for exhausting the inside of the open space 141 134 force Bellows 85 Middle space and bottom cap 75 through hole 75a Open to communicate with the processing chamber side space 141 and processing chamber 71 It has been.
  • the side exhaust port 134 is provided below the susceptor 98 with the susceptor 98 lowered.
  • the side exhaust port 134 is located on the side of the susceptor 98 with the susceptor 98 lowered, that is, on the side wall of the lower cup 73. You may make it provide.
  • the side exhaust port 134 is connected to the vacuum exhaust device 132 via the side exhaust pipe 135, and a side exhaust nove 136 is interposed in the middle of the side exhaust pipe 135. Yes.
  • the side exhaust valve 136 is configured by a flow rate adjusting valve that adjusts the flow rate such as a dollar valve, and is configured to adjust the exhaust amount from the side exhaust port 134.
  • a chuck exhaust port 137 as a third exhaust port for exhausting the inside of the support shaft 86 and the rotary drum 95 is opened on the bottom wall of the support shaft 86.
  • the drum 95 communicates with the processing chamber 71 through the hollow portion of the drum 95 and the plurality of through holes 99 of the susceptor 98.
  • the chuck exhaust port 137 is connected to the vacuum exhaust device 132 via the chuck exhaust pipe 138, and a chuck exhaust valve 139 is provided in the middle of the chuck exhaust pipe 138. Yes.
  • the chuck exhaust valve 139 is configured by a flow rate adjusting valve that adjusts the flow rate, such as a dollar valve, and is configured to adjust the exhaust amount from the chuck exhaust port 137.
  • the vacuum exhaust device 132, main exhaust valve 142, APC valve 140, side exhaust valve 136 and chuck exhaust valve 139 are exhausted by electrical wiring 130A ⁇ 130B ⁇ 130C ⁇ 130D ⁇ 130E, respectively. It is connected to the controller 130 and is configured to be controlled by the exhaust controller 130.
  • the exhaust controller 130 is configured to execute an exhaust action described later. In particular, the exhaust controller 130 allocates the exhaust from the main exhaust port 131 when the susceptor 98 is lowered, or when the processing chamber 71 is exhausted with the susceptor 98 lowered.
  • the exhaust gas is controlled to be greater than the exhaust rate from the side exhaust port 134 and further to be equal to or greater than the subsequent exhaust rate from the chuck exhaust port 137. ing.
  • the exhaust controller 130, the drive controller 151, the temperature controller 153, and the gas supply controller 155 are connected to a main controller 157 that controls the entire CVD apparatus. It is configured to be controlled.
  • the exhaust controller 130, the drive controller 151, the temperature controller 153, the gas supply controller 155, and the main controller 157 are configured as a controller 158.
  • each part constituting the CVD apparatus is controlled by the controller 158.
  • This force With 25 wafers W to be deposited in the pod P, they are transported by the in-process transport apparatus to the CVD apparatus that performs the film forming process.
  • the pod P that has been transferred is delivered from the in-process transfer device and mounted on the mounting table 51 of the pod opener 50 in the loading chamber 20.
  • the cap of the pod P is removed by the cap attaching / detaching mechanism 52, and the wafer inlet / outlet of the pod P is opened.
  • the positive pressure transfer device 42 installed in the positive pressure transfer chamber 40 picks up Ueno and W one by one from the pod P through the wafer loading / unloading port 47. Then, the wafer is loaded into the loading chamber 20 through the loading ports 26 and 27 (wafer loading), and the wafer W is transferred to the temporary loading table 25 for loading.
  • the inlets 22 and 23 on the negative pressure transfer chamber 10 side are closed by the gate valve 24, and the pressure in the negative pressure transfer chamber 10 is maintained at, for example, lOOPa. ing.
  • the negative pressure transfer device 12 in the negative pressure transfer chamber 10 picks up the wafers W one by one from the carry-in chamber temporary table 25 through the transfer inlets 22 and 23, and the negative pressure transfer chamber 10. Carry in.
  • the negative pressure transfer device 12 transfers the wafer W loaded into the negative pressure transfer chamber 10 through the wafer carry-in / out port 65 as the first CVD unit 61 as a single wafer type CV D device 70. Into the processing chamber 71 (wafer loading).
  • the inside of the carry-in chamber 20 and the negative pressure transfer chamber 10 is evacuated in advance so that internal oxygen and moisture are removed in advance. Therefore, external oxygen and moisture are prevented from entering the processing chamber 71 of the first CVD unit 61 when the wafer is carried into the first CVD unit 61.
  • the gate valve 77 is opened, and the deposited Ueno and W are picked up from the first CVD unit 61 by the negative pressure transfer device 12. Then, the wafer is unloaded from the wafer loading / unloading port 65 of the first CVD boot 61 into the negative pressure transfer chamber 10 maintained at a negative pressure.
  • the gate valve 77 is closed and the negative pressure transfer device 12 is cooled by the Ueno and W for the first cooling unit 63.
  • the wafer is loaded into the chamber through the wafer loading / unloading port 67 and transferred to the wafer mounting table in the cooling chamber.
  • the film-formed wafer is cooled in the first cooling unit 63.
  • the transfer work from the first CVD unit 61 to the first cooling unit 63 for the wafer W that has been formed by the first CVD unit 61 is performed in the first CVD unit 61 that is maintained at a negative pressure. Since the first cooling unit 63 and the negative pressure transfer chamber 10 are carried out, the thin film formed on the wafer W is transferred when the wafer W is transferred from the first CVD unit 61 to the first cooling unit 63. It is possible to prevent the formation of a natural oxide film on the surface or the adhesion of foreign substances.
  • a predetermined number of, for example, 25 wafers W carried into the carry-in chamber 20 are sequentially processed.
  • the gate valve 38 When the inside of the carry-out chamber 30 is returned to the atmospheric pressure, the gate valve 38 is opened, and the cap of the empty pod P placed on the placing table 51 is opened by the pod opener 50.
  • the positive pressure transfer device 42 in the positive pressure transfer chamber 40 picks up the wafer W from the temporary storage table 35 for the carry-out chamber and transfers it to the positive pressure transfer chamber 40 through the carry-out port 37 to transfer the positive pressure.
  • the cap of the pod P is attached to the wafer loading / unloading port of the pod P by the cap attaching / detaching mechanism 52 of the pod opener 50, and the pod P is closed.
  • the closed pod P is also transported to the next process by the in-process transport device.
  • the rotating drum 95 and the heating unit 87 are moved to the lower limit position by the rotating shaft 94 and the supporting shaft 86. It is lowered to the wafer loading / unloading position, and the lower end of the rotation side pin 102 of the wafer lifting / lowering device 100 abuts the bottom surface of the processing chamber 71, that is, the upper surface of the bottom cap 75. In comparison, the rotary ring 101 rises relative to the rotary drum 95 and the heating unit 87.
  • the three thrust pins 10 5 pass through the through hole 99 of the susceptor 98 from below to lift the wafer W from the upper surface of the susceptor 98. It is ready to receive.
  • the pressure in the processing chamber 71 is controlled to be the same as the pressure in the negative pressure transfer chamber 10 (for example, lOOPa).
  • the negative pressure transfer device 12 When the wafer loading / unloading port 76 is opened by the gate valve 77, the negative pressure transfer device 12 receives the wafer W received by the end effector 16 in the negative pressure transfer chamber 10 from the wafer loading / unloading port 76 into the processing chamber 71. Carry in.
  • the stop valve 122 of the purge gas supply pipe 120 is opened, and a small amount of purge gas G2, whose flow rate is controlled by the flow rate controller 123, is supplied to the gas introduction pipe 114, for example, 0.5 slm (standard liter per minute). ) Supplied.
  • the end effector 16 transports the wafer W above the susceptor 98 to a position where the center of the wafer W coincides with the center of the susceptor 98.
  • the end effector 16 is slightly lowered to transfer the wafer W onto the three protruding pins 105 and deliver it.
  • the end effector 16 that has transferred the wafer W to the three protruding pins 105 moves out of the processing chamber 71 through the wafer loading / unloading port 76.
  • the wafer loading / unloading port 76 is closed by the gate valve 77.
  • the rotating side pin 102 In the initial stage of ascent of the rotating drum 95, the rotating side pin 102 abuts the bottom surface of the processing chamber 71, that is, the upper surface of the bottom cap 75, and the protruding pin 105 is placed on the rotating side ring 101. Therefore, the wafer W supported by the three thrust pins 105 gradually descends relative to the rotating drum 95 as the rotating drum 95 rises.
  • the thrust pin 105 is pulled down below the through hole 99 of the susceptor 98, so that the wafer W is placed on the susceptor 98. Become.
  • the rotary drum 95 is further raised, and when the upper surface of the wafer W is close to the lower surface of the blow plate 111 and reaches the wafer processing position, the rotary drum 95 is lifted. Stopped.
  • the chuck exhaust valve 139 is opened when the rotating drum 95 is raised from the wafer loading / unloading position to the wafer processing position, and is closed when the wafers W are placed on the susceptor 98.
  • the chuck exhaust valve 139 is kept closed until the main exhaust port 131 and the side exhaust port 134 are sufficiently exhausted in the purge step after film formation.
  • the rotating drum 95 is rotated by the rotating shaft 94.
  • the rotation-side pin 102 is also separated from the bottom surface force of the processing chamber 71, and the protrusion pin 105 is separated from the rotation-side ring 101, so that the rotation of the rotation drum 95 is hindered by the wafer lifting device 100.
  • the heating unit 87 can maintain a stopped state.
  • the rotating ring 101 rotates together with the rotating drum 95, and the thrust pin 105 is stopped together with the heating unit 87.
  • the wafer W placed on the susceptor 98 is heated to a uniform target temperature over the entire surface by the heater 90 under the sequence control of the temperature controller 153.
  • the temperature of the susceptor 98 is measured by the radiation thermometers 106A, 106B, and 106C, and feedback control is performed by the heating amount power temperature controller 153 of the heater 90 in accordance with the measurement result of the radiation thermometer.
  • the inside of the processing chamber 71 is evacuated from the main exhaust port 131 through the APC valve 140 by the vacuum exhaust device 132, and the pressure in the processing chamber 71 becomes a predetermined processing pressure (for example, lOOOPa to 50000 Pa). It is controlled by the exhaust controller 130.
  • the processing gas G 1 in the gas introduction pipe 114 flows into the gas reservoir 113.
  • the gas reservoir 113 diffuses radially outward in the radial direction.
  • the processing gas G1 diffused in the gas reservoir 113 is directed to the wafer W from the plurality of outlets 112. Blow out evenly over the entire surface in the form of a shower.
  • the processing gas G1 blown evenly in the form of a shower at the outlet 112 is uniformly contacted over the entire surface of the wafer W on the susceptor 98, and then sucked into the main outlet 131 through the exhaust buffer space 79 and exhausted. Going to be.
  • the processing gas G1 is blown evenly in the form of a shower at the outlet 112 and the wafer W is rotated by the rotating drum 95, so that the processing gas G1 is exposed to the entire surface of the wafer W.
  • the wafer W is heated by the heater 90 so as to have a uniform in-plane temperature distribution by the feedback control of the temperature controller 153! /, So that the processing gas G1
  • the film thickness distribution and film quality distribution of the CVD film formed by the above are uniform over the entire surface of the wafer W.
  • the supply flow rate of disilane gas is 0.005 to 0.1 lslm
  • the processing temperature is 400 to 700 ° C.
  • the processing pressure is 1000 to 50000 Pa.
  • the stop valve 117 of the processing gas supply pipe 115 is closed and the supply of the processing gas G1 is stopped (S100).
  • the rotation of the rotating drum 95 by the susceptor rotating device 84 is maintained without being stopped. That is, in the initial stage of the purge step, the inside of the processing chamber 71 is purged by the force S while the wafer W is not rotated.
  • the stop valve 122 of the purge gas supply pipe 120 is opened, and the purge gas G2 is supplied into the processing chamber 71 from the gas introduction pipe 114.
  • the exhaust amount from the main exhaust port 131 is fixed to be constant (S102).
  • the opening degree of the APC valve 140 is set to a predetermined opening degree.
  • the processing chamber 71 when the processing chamber 71 is purged before the wafer W is lowered to the wafer loading / unloading position after film formation, that is, with the wafer and W being placed at the wafer processing position, the rotary drum 95 is rotated.
  • the reaction can be made uniform over the wafer surface, so the film thickness distribution in the wafer surface It is possible to suppress the deterioration of the uniformity of the film.
  • the processing chamber side space 141 is evacuated from the side exhaust port 134 with a predetermined exhaust amount (for example, 13 slm). Subsequently, as shown in FIG. 6 (a), the rotary drum 95 and the heating unit 87 are lowered by the lowering operation of the rotary shaft 94 and the support shaft 86 by the elevating drive device.
  • a predetermined exhaust amount for example, 13 slm
  • the stop valve 122 of the purge gas supply pipe 120 is kept open, and the supply of the purge gas G2 is maintained. That is, when the rotary drum 95 and the heating unit 87 are lowered, the inside of the processing chamber 71 is exhausted from the main exhaust port 131 and the side exhaust port 134 while the purge gas G2 is supplied.
  • the APC valve 140 is fully opened, and the inside of the processing chamber 71 is evacuated from the main exhaust port 131 with the maximum exhaust amount of the side exhaust port 134 (for example, 20 slm), and the exhaust amount from the main exhaust port 131 is reduced. Is set to be larger than the exhaust amount from the side exhaust port 134 (S104).
  • the lower end of the rotating side pin 102 of the wafer lifting device 100 abuts the bottom surface of the processing chamber 71, that is, the upper surface of the bottom cap 75, so that the rotating side ring 101 is rotated. Relative to 95 and heating unit 87.
  • the raised rotation ring 101 lifts the protrusion pin 105, and the three protrusion pins 105 pass through the through-hole 99 of the susceptor 98 from below to maintain the horizontal posture of the wafer W. Then, the wafer W is lifted upward from the upper surface of the susceptor 98.
  • the wafer lifting device 100 When the wafer lifting apparatus 100 is brought into a state where the upper surface force of the susceptor 98 is also lifted, the wafer lifting device 100 has a space below the wafer W, that is, between the lower surface of the wafer W and the upper surface of the susceptor 98. The insertion space for the NDFX 16 is now formed.
  • the APC valve 140 is kept fully open, and the processing chamber 71 is evacuated from the main exhaust port 131 with the maximum exhaust amount of the vacuum exhaust device 132 (for example, 20 slm).
  • the open state of the side exhaust nozzle 136 is also maintained, and the processing chamber side space 141 force is evacuated from the side exhaust port 134 with a predetermined exhaust amount (for example, 13 slm).
  • the exhaust amount from the main exhaust port 131 is set to be larger than the exhaust amount from the side exhaust port 134, and the exhaust amount from the main exhaust port 131 is further set to the chuck exhaust port 137.
  • the exhaust amount from the main exhaust port 131 is set so that the exhaust amount from the main exhaust port 131 becomes equal to the exhaust amount from the chuck exhaust port 137 (S108).
  • the APC valve 140 is kept fully open, the processing chamber 71 is evacuated with the maximum exhaust amount from the main exhaust port 131, the chuck exhaust valve 139 is also fully opened, the support shaft 86 and The inside of the rotary drum 95 is the maximum displacement from the chuck exhaust port 137 Is evacuated.
  • the exhaust amount from the main exhaust port 131 is set to be equal to the exhaust amount from the chuck exhaust port 137 (S110).
  • the pressure in the processing chamber 71 is controlled to be the same as the pressure in the negative pressure transfer chamber 10.
  • the wafer loading / unloading port 76 is opened by the gate valve 77 after the pressure in the processing chamber 71 is controlled to be the same as the pressure in the negative pressure transfer chamber 10. Is done.
  • the end effector 16 of the negative pressure transfer device 12 is inserted into the insertion space formed between the wafer W and the susceptor 98 through the wafer loading / unloading port 76.
  • the end effector 16 inserted below the wafer W rises to receive the wafer W.
  • the end effector 16 that has received the wafer W moves backward through the wafer loading / unloading port 76 and unloads the wafer W from the processing chamber 71 (S112).
  • the purge step while the rotary drum 95 is lowered as in S104, and after the rotary drum 95 is lowered as shown in S106, S108, and S110, nosing is performed.
  • the purpose is to improve the efficiency and suppress the influence of residual gas components. That is, when purging while lowering the rotary drum 95 and purging after the rotary drum 95 is lowered, the wafer W is pushed up by the push-up pin 105 and is blocked by the wafer W through hole 99 of the susceptor 98. Therefore, even if the exhaust amount from the main exhaust port 131 is increased, a pressure difference between the rotary drum 95 and the processing chamber 71 does not easily occur, and the wafer W jumps up. Will not occur. Therefore, for example, the main exhaust valve 142 can be exhausted with the valve fully open (fully open).
  • the exhaust amount from the main exhaust port 131 can be increased without causing the wafer W to jump up.
  • the main exhaust nozzle 142 can be exhausted as being fully open (fully open).
  • purge efficiency can be improved.
  • the main exhaust port 131 moves upward toward the wafer W. It is possible to control the exhaust rate upward to the wafer W to be larger than the exhaust rate downward to the wafer W, thereby weakening the influence of the residual gas component flowing in the lateral direction. It becomes possible.
  • the interval between the UENO, W and the processing chamber 71 ceiling surface is made larger than that at the time of film formation, that is, the gas is removed. Since the space above the circulating wafer W can be purged larger than that during film formation, the lateral flow can be weakened and the influence of residual gas components flowing in the lateral direction can be reduced.
  • the uniformity of the thickness distribution is affected by the gas flow of the purge step.
  • the inside of the processing chamber 71 is positioned above the wafer W by the main exhaust port 131 and the side exhaust port 134. Assuming that air is exhausted evenly from the side or below, the film thickness distribution of the amorphous silicon film becomes non-uniform as shown in FIG.
  • sigma% and maximum minimum 0/0 is a value expressed by the following equation.
  • ⁇ Standard deviation (degree of variation) ⁇ Average value X 100
  • the exhaust amount from the main exhaust port 131 is constant, for example, fixed at 13 slm, and the exhaust amount from the side exhaust port 134 is set to a predetermined amount, for example, 13 slm, the inside of the processing chamber 71 is in the wet state.
  • the air is exhausted evenly from above, from the side, or from below.
  • the inside of the processing chamber 71 is evenly evacuated from above, from the side, or below the wafer W.
  • the film thickness distribution of the amorphous silicon film formed on the wafer W is strongly influenced by the residual component of disilane gas flowing in the lateral direction (horizontal direction) on the surface of the wafer W. It will be considered that it becomes non-uniform as shown in Figure 8.
  • the APC valve 140 in the purge step, is fully opened and the inside of the processing chamber 71 is evacuated from the main exhaust port 131.
  • vacuuming is performed with a maximum exhaust amount of 132, for example, 20 slm
  • the side exhaust valve 136 is opened to be evacuated with a predetermined exhaust amount, for example, 13 slm, from the side exhaust port 134.
  • a since the rate of exhaust toward the upper side of the wafer W is larger than the rate of exhaust toward the side or lower side of the wafer W by the side exhaust port 134, the amorphous silicon film The film thickness distribution is uniform as shown in Fig. 9.
  • the ratio of exhaust gas upward to the wafer W from the main exhaust port 131 is 1.5 times the ratio of exhaust from the side exhaust port 134 to the side of Weno and W. ing.
  • the rate of exhaust toward the upper side of the wafer W is directed to the side or lower side of the wafer W through the side exhaust port 134.
  • the ratio of the gas flowing in the lateral direction (horizontal direction) on the surface of the wafer W decreases, so the influence of the residual component of disilane gas is weakened, and the reaction with the residual component is reduced. Therefore, it is considered that the film thickness distribution of the amorphous silicon film becomes uniform as shown in Fig. 9.
  • the exhaust through the main exhaust port 131 and the side exhaust port 134 is sufficiently performed while the supply of the purge gas G2 is maintained without being stopped, the exhaust through the chuck exhaust port 137 is performed.
  • the inside of the rotary drum 95 is exhausted by the chuck exhaust port 137, there is almost no residual component of disilane gas, so that the residual component of disilane gas hardly enters the rotary drum 95, and the heating unit in the rotary drum 95 It is possible to prevent the reaction between the surface of 87 and the wafer lifting apparatus 100 and the like and the residual component of disilane gas.
  • the rate of exhaust toward the upper side of the wafer is larger than the rate of exhaust force toward the side or lower side of the wafer.
  • the ratio of the exhaust toward the upper side of the wafer is made larger than the ratio of the exhaust toward the side or the lower side of the wafer while maintaining the supply of the purge gas without stopping.
  • the inside of the rotating drum is exhausted by the chuck exhaust port, so that when the exhaust is exhausted by the chuck exhaust port, there can be almost no residual component of the disilan gas.
  • the heating unit in the rotating drum can prevent the reaction between the surface of the wafer lifting device and the like and the residual component of the disilane gas.
  • the present invention is not limited to the case where an amorphous silicon film is formed on a wafer using disilane gas at a low temperature, but is also applied to the case where an amorphous silicon film is formed on a wafer using monosilane gas at a low temperature. can do.
  • the present invention can also be applied to a process carried out using a dopant gas.
  • a dopant gas e.g. diborane (BH) gas
  • BH diborane
  • silane gas such as silane (SiH) gas and diborane gas
  • the present invention is also effective when such a process is carried out.
  • the present invention may be configured to perform only evacuation without supplying an inert gas during purging.
  • the substrate to be processed is not limited to a wafer, and may be a substrate such as a glass substrate or a liquid crystal panel in the manufacturing process of the LCD device.
  • the present invention is not limited to a single wafer type cold wall type CVD apparatus, but can be applied to other substrate processing apparatuses such as other CVD apparatuses.
  • the process chamber is evacuated upwardly with respect to the substrate, and is exhausted downward with respect to the substrate.
  • the processing chamber in the step of purging the processing chamber, the processing chamber is evacuated by urging upward the substrate, and the urging force is downward between the support and the processing chamber wall.
  • a method of manufacturing a semiconductor device wherein the rate of exhausting toward the upper side of the substrate is set to be larger than the rate of exhausting downward from between the support and the processing chamber wall.
  • the processing chamber in the step of purging the processing chamber, the processing chamber is evacuated upward by force toward the upper side of the substrate and exhausted by downward force to the substrate.
  • the processing chamber in the step of purging the processing chamber, the processing chamber is evacuated upwardly with respect to the substrate and before evacuating downward with respect to the substrate.
  • a method for manufacturing a semiconductor device wherein the processing chamber is exhausted while rotating a substrate placed on a support.
  • a processing gas supply system for supplying a processing gas into the processing chamber
  • a purge gas supply system for supplying a purge gas into the processing chamber
  • a first exhaust port that is provided above the upper surface of the support in a state where the support is lowered and exhausts the processing chamber
  • a substrate processing apparatus comprising: a controller that controls the exhaust rate to be greater than a rate of exhaust;

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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

明 細 書
半導体装置の製造方法および基板処理装置
技術分野
[0001] 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ノ、 (以下、ウェハという。 )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。
背景技術
[0002] ICの製造方法において、ウェ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、枚葉式コールドウォール形 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ェハを収容する処理室と、この処理室 にお 、てウェハを 1枚ずつ支持するサセプタと、サセプタに支持されたウェハを加熱 するヒータユニットと、サセプタに支持されたウェ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。
特許文献 1 :特開 2002— 212729号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] 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°C)での処理が必要になる。
この低温での処理をモノシラン (SiH )ガスを使用して活性ィ匕エネルギが大きな領
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域（500〜800°C)で実施した場合には、ウェハの面内温度分布の影響を受け易くな るために、ウェ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（Si H )ガスを使用して活性ィ匕エネルギが小さ
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な領域 (400〜700°C)で実施した場合には、ウェ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、ウェ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、ウェハ面内の膜厚 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装置を用いて活性ィヒ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)効率が悪ぐ成膜後の残留ガス成分と ウェハ表面とが反応するために、ウェ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。
[0004] 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。
課題を解決するための手段
[0005] 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 に向力つ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 Z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、 前記第一排気口力もの排気の割合 力 前記第二排気口力 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 、る基板処理装置。
発明の効果
[0006] 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。
図面の簡単な説明
[0007] [図 1]本発明の一実施の形態であるマルチチャンバ型 CVD装置を示す平面断面図 である。
[図 2]その側面断面図である。
[図 3]本発明の一実施の形態である枚葉式 CVD装置を示す回路図を含む正面図で ある。
[図 4]本発明の一実施の形態である枚葉式 CVD装置の一部省略正面断面図である
[図 5]本発明の一実施の形態である枚葉式 CVD装置の処理ステップを示す一部省 略一部切断正面図である。
[図 6(a)]本発明の一実施の形態である枚葉式 CVD装置の回転ドラム降下後を示す 主要部の正面断面図であり、パージステップの初期の段階を示している。
[図 6(b)]本発明の一実施の形態である枚葉式 CVD装置の回転ドラム降下後を示す 主要部の正面断面図であり、パージステップの中期の段階を示して 、る。
[図 6(c)]本発明の一実施の形態である枚葉式 CVD装置の回転ドラム降下後を示す 主要部の正面断面図であり、パージステップの終期の段階を示している。
[図 7]比較例の枚葉式 CVD装置の排気を示す模式図である。
[図 8]比較例の枚葉式 CVD装置を用いてウェハ上にアモルファスシリコン膜を形成し た場合の膜厚分布を示しており、（a)は膜厚および膜厚均一性の表、（b)は膜厚一 半径関係線図、（c)は膜厚分布の二次元マップである。
[図 9]本発明の一実施の形態である枚葉式 CVD装置を用いてウェハ上にァモルファ スシリコン膜を形成した場合の膜厚分布を示しており、 (a)は膜厚および膜厚均一性 の表、（b)は膜厚—半径関係線図、（c)は膜厚分布の二次元マップである。
[図 10]本発明の一実施の形態である枚葉式 CVD装置のパージステップのシーケン スを示すフローチャートである。
符号の説明
W…ウェハ (基板)、 P…ポッド (基板キャリア）、 10· ··負圧移載室 (基板移載室）、 1 1…負圧移載室筐体、 12· ··負圧移載装置 (ウェハ移載装置)、 13…エレベータ、 14 …上側アーム、 15· ··下側アーム、 16、 17· ··エンドェフエクタ、 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（ウェハ移載室）、 41· ··正圧移 載室筐体、 42…正圧移載装置（ウェハ移載装置）、 43· ··エレベータ、 44…リニアァ クチユエータ、 45· ··ノッチ合わせ装置、 46· ··クリーンユニット、 47、 48、 49· ··ウエノヽ 搬入搬出口、 50· ··ポッドオーブナ、 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 一リングユニット (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· ··ウェハ搬入搬出口、 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···ゥェ 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…ゥェ 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、 12 1…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、 1 34…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、 1 37…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ノ ノレブ、 141···処理室サイド空間、 142···メイン 気ノ ノレブ、 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。
発明を実施するための最良の形態
[0009] 以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
[0010] 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ェ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 ヽる。
なお、本実施の形態に係る CVD装置においては、ウェ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、ウェハ移載室 40 側が前側、その反対側すなわちウェハ移載室 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。
[0011] 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ェハ移載室 (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。
[0012] 負圧移載室 10の中央部には、負圧下においてウエノ、 Wを移載するウェハ移載装 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 SCAR A)によって構成 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 、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ェフエクタ 16および 下側エンドェフエクタ 17がそれぞれ取り付けられている。上側エンドェフエクタ 16およ び下側エンドエフヱクタ 17はウェハ Wを下力も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。
[0013] 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 ヽる。
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
[0014] 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 、る。
搬入室 20には搬入室用仮置き台 25が設置されて 、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 、る。
搬出室 30には搬出室用仮置き台 35が設置されて 、る。
[0015] 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ェハ移載室 (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には正圧下でウェハ Wを移載する第二のウェハ移載装置（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つ て 2枚のウェハを同時に搬送し得るように構成されて 、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 、るとともに、リニアァクチユエータ 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 、る。
[0016] 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 、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 、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!、る。
[0017] 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つのゥェ 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、これらのウエノ、 搬入搬出口 47、 48、 49はウェハ 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。これらのウェハ搬入搬出口 47、 48、 49にはポッドオーブナ 50がそ れぞれ設置されている。 [0018] ポッドオーブナ 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 、る。ポッドオーブナ 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のウェハ出し入れ口を開閉するようになって!/、る。
ポッドオーブナ 50の載置台 51に対してはポッド P力 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によつ 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。
[0019] 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 (枚葉式コールドウォール形 CVD装置）によってそれぞれ構成されて 、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 、ずれも処理済みのウェハ Wを冷却するように構成さ れている。
[0020] 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 、るように構成されて！、る。 枚葉式 CVD装置 70はウェハ 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 、上下端面カ^、ずれも閉塞した円筒形状に形成されて!ヽる。
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 閉されるウェハ搬入搬出口 76が水平方向に横長に開設されており、ウェハ搬入搬 出口 76はウェハ 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、ウェハ Wは負圧移載装置 12 のエンドェフエクタ 16によって下から機械的に支持された状態で、ウェハ搬入搬出口 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 、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の内周縁辺部はウェハ Wの外周縁辺部を被覆するように構 成されている。
[0021] 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 V、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との間にはべローズ 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！、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。
[0022] 図 4に示されているように、筐体 72のボトムキャップ 75の中心には円形の揷通孔 75 aが開設されており、揷通孔 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 、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！、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はチタン力もなる薄膜が 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。
[0023] ボトムキャップ 75の揷通孔 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内に下方力も揷通 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 つて回転駆動されるようになって!/、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、外径がウェハ Wの外径より も大き ヽ円板形状に形成されて ヽる。
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 個の揷通孔 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、各揷通 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!、る。
[0024] 回転ドラム 95にはウェハ 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 上面力も浮力せるウェハ昇降装置 100が設置されている。ウェハ昇降装置 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、ウェハ 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！、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!ヽる。
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 10 1に干渉しな 、ようになって!/、る。
突上ピン 105の上端部は反射板 92やヒータ 90を揷通してサセプタ 98の揷通孔 99 に対向されており、各突上ピン 105の長さはウェハ 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 、て対向するように設定されて!、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つ 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とァウタ用放 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、 106 B、 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とァウタ用放射温度計 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およびァウタ用放射温度計 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およびァゥ 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弓 Iき出されて 、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およびァウタ 用放射温度計 106Cの導波棒における支持軸 86の中空部力もの引出端は、センタ 用放射温度計 106A、ミドル用放射温度計 106Bおよびァウタ用放射温度計 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およびァウタ用放射温度計 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およびァウタ 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!/、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がー体的に組み込まれて!/、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から間隔をとつ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 、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!、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!/、る。
[0027] 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!、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、ガス供給コント口 ーラ 155によって制御されるように構成されている。
[0028] 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ェハ搬入搬出口 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は真空ポンプ等力もなる真空排気装置 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 Co ntrol)バルブ 140が介設されて!/、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。
[0029] 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力 ベローズ 85の中 空部およびボトムキャップ 75の揷通孔 75aを通じて処理室サイド空間 141、処理室 7 1に連通するように開設されて 、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 設けられる力 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ノ レブ 136が 介設されている。
サイド排気ノ レブ 136は-一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の複数の揷通孔 99を通じて処理 室 71に連通するようになって 、る。
図 3に示されて 、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-一ドルバルブ等の流量を調整する流量調整弁によつ 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ゝ 130Bゝ 130Cゝ 130Dゝ 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 御すベぐ構成されている。
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。
[0031] 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。
[0032] まず、成膜工程におけるウェハ Wの全体的な流れを説明する。
これ力 成膜すべきウェハ 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 ポッドオーブナ 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のウェハ出 し入れ口が開放される。
[0033] ポッド Pがポッドオーブナ 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はウェハ搬入搬出口 47を通してポッド Pからウエノ、 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（ウェハローデイング）し、ウェハ 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によつ て閉じられており、負圧移載室 10の圧力は、例えば、 lOOPaに維持されている。
[0034] ポッド Pのウェハ 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。
[0035] 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からウェハ 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 たウェハ Wを、ウェハ搬入搬出口 65を通して第一 CVDユニット 61である枚葉式 CV D装置 70の処理室 71へ搬入（ウェハローデイング)する。
なお、ウェハ 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ェハの第一 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。
[0036] 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 7 0においては、後述するように CVD法によりウエノ、 Wの上に薄膜が形成される。
[0037] 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、成膜済みのウエノ、 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ュ- ット 61のウェハ搬入搬出口 65から搬出（ウェハアンローデイング）される。
[0038] 処理済みのウェハ 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はウエノ、 Wを第一クーリングユニット 63の冷 却室へウェハ搬入搬出口 67を通して搬入するとともに、冷却室のウェハ載置台に移 載する。成膜済みのウェ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ェハ Wについての第一 CVDュ-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へのウェハ Wの移替え 作業に際して、ウェハ 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。
[0039] 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 みのウェハ 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枚のウェハ Wが順次処理されて行く。
[0040] 搬入室 20に搬入された全てのウェハ Wに対する処理が終了し、全ての処理済ゥェ 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ブナ 50によって開かれる。
続、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からウェハ 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のウェハ 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。
[0041] 処理済みの 25枚のウェハ 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 ポッドオーブナ 50のキャップ着脱機構 52によってポッド Pのウェ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の上力も次の工程へ工程内搬送装置によって搬送 されて行く。
[0042] 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。
[0043] 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 C VD装置 70が使用されて実施される場合について説明する。
[0044] 図 4に示されているように、ウェハ 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ェハ搬入搬出位置に降下されており、ウェハ昇降装置 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 10 5はサセプタ 98の揷通孔 99を下方から揷通して、ウェハ 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、 lOOPa)と同一になる ように制御されている。
[0045] ウェハ搬入搬出口 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でエンドェフエクタ 16によって受け取ったウェハ Wをウェハ搬入搬出 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によつ 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。
エンドェフエクタ 16はウェハ Wをサセプタ 98の上方においてウェハ 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。ウェハ Wを所定の位置に搬送すると、 エンドェフエクタ 16は若干降下することによってウェハ Wを 3本の突上ピン 105の上 に移載して受け渡す。
ウェハ Wを 3本の突上ピン 105に受け渡したエンドェフエクタ 16は、ウェハ搬入搬 出口 76から処理室 71の外へ退出する。
エンドェフエクタ 16が処理室 71から退出すると、ウェハ搬入搬出口 76はゲートバ ルブ 77によって閉じられる。
[0046] 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 つた状態になっているので、 3本の突上ピン 105に支持されたウェハ 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の揷通孔 9 9の下方に引き込まれた状態になるため、ウェハ Wはサセプタ 98の上に載置された 状態になる。
ウェハ 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、ウェハ Wの上面が吹出プレート 111の下面に近接して、ウェ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がウェハ搬入搬出位置からウェハ処理位 置まで上昇される際に開かれ、ウエノ、 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 8 6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ェハ Wがサセプタ 98から浮き上がる現象が防止される。
[0047] 処理室内に処理ガスを供給してウェハ 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の底面力も離座し、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の回転がウェハ昇降装置 100に妨げら れることはなぐし力も、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、ウェハ昇降装置 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。
[0048] また、サセプタ 98に載置されたウェハ 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の加熱量力 温度コントローラ 153によつ てフィードバック制御される。 [0049] 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、 lOOOPa 〜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。
[0050] ウェハ 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 ヽるので、ガス導入管 114の処理ガス G 1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からウェハ Wに向 力つ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群力も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 のウェハ 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。
[0051] この際には、処理ガス G1が吹出口 112群力もシャワー状に均等に吹き出されてい るとともに、ウェハ 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 はウェハ Wの全面にわたって均等に接触し、また、ウェハ 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!/、るために、ウェハ 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、ウェハ Wの全面にわたって均一になる。
[0052] 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. lslm、処理温度 400〜700°C、処理圧力 10 00〜50000Pa力例示される。
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°C、処理圧力 100 0〜50000Pa力例示される。
[0053] 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、ウェハ Wを回転させな 力 S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 、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、ウェハ 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、成膜後にウェハ Wをウェハ搬入搬出位置まで降下させる前すなわちゥ エノ、 Wをウェ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を回転させてウェハ 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 成分とウェハ表面とが反応したとしても、その反応がウェハ面内にわたり均一になさ れるようにできるので、ウェ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 ることがでさる。
[0054] 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、 1 3slm)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)。
[0055] 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卷 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、パーティクルのウェハ 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、パーティクルのゥェ 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。
[0056] 回転ドラム 95の降下の途中において、ウェハ昇降装置 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の揷通孔 99を下方から揷通して、ウェハ Wの水平姿勢を維持し たまま、ウェハ Wをサセプタ 98の上面から上方に浮き上がらせる。
ウェハ昇降装置 100がウェハ Wをサセプタ 98の上面力も浮き上がらせた状態にな ると、ウェハ Wの下方空間すなわちウェハ Wの下面とサセプタ 98の上面との間にェ ンドエフエクタ 16の挿入スペースが形成された状態になる。
[0057] 回転ドラム 95がウェ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（S 106)。
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 13 4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の内部がチヤッ 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。
サイド排気ノ レブ 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 力 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力 メイン排気口 131からの排気量がチヤッ 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（S 108)。
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。
[0058] その後、図 6 (c)に示されて!/、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 1 37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。
ウェハ 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、ウェハ搬入搬出口 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のエンドェフエクタ 16がウェハ搬入搬出口 76からウェハ 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。ウェハ Wの下方に 挿入されたエンドェフエクタ 16は上昇することにより、ウェハ Wを受け取る。ウェハ W を受け取ったエンドェフエクタ 16はウェハ搬入搬出口 76を後退してウェハ 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、ウェハ 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、 S 104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降下後にノ ージするの ίま、ノ 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、ウェハ Wが突上ピン 105で突き上げられ、ウェハ Wにより塞がれていた サセプタ 98の揷通孔 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、ウェハ 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をウェハ処理位置に置いた状態でパージする場合に は、ウェハ Wによりサセプタ 98の揷通孔 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、ウエノ、 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!、。
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、ウェハ 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、メイン排気ノ レブ 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、ウエノ、 Wがメイン排気口 131から遠ざかり、 メイン排気口 131がウェハ Wの上方に位置するようになるので、メイン排気口 131に よりウェハ 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、ウェハ W上方へ 向かう排気の割合をウェハ 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、ウエノ、 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 スが流通するウェハ 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 ることがでさる。
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ぉ ヽては、ジシランガスの残留ガス成分とウェハ表面とがパ ージステップにおいて反応するために、ウェハ面内の膜厚分布の均一性がパージス テツ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、ウェハ 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内がゥェ 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、ァモルファ 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 %および士最大最小0 /0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) Ζ平均値 X 100
士最大最小 (％) = (最大値 最小値) Ζ2Ζ平均値 X 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内がゥ ェハ 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内がウェハ 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、ウェハ 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、ゥェ 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。
[0060] 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をもつ 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、ウェハ Wの上方へ向かう 排気の割合がサイド排気口 134によるウェハ 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よるウェハ Wの上方へ向かう排気の割 合力 サイド排気口 134によるウエノ、 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。
[0061] 図 6 (a)に示されて!/、るように、パージステップにお 、て、ウェハ Wの上方へ向かう 排気の割合がサイド排気口 134によるウェハ 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、ウェハ 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。
[0062] 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 、ために、ジシランガスの残留成分が回転ドラム 9 5内に入り込むことは殆どなぐ回転ドラム 95内の加熱ユニット 87やウェハ昇降装置 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。
[0063] 前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
[0064] 1) ジシランガスを使用してウェ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、ウェハの上方へ向かう排気の割合がウェハの側方または下方へ向力ぅ排 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ェハに全面にわたって均一に形成することができる。
[0065] 2) ジシランガスによってウェ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。
[0066] 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、 ウェハの上方へ向かう排気の割合がウェ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ュ- ットゃウェ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。
[0067] 4) 回転ドラム内の加熱ユニットやウェ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 ティクルのウェ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。
[0068] なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなぐ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。
[0069] 例えば、ジシランガスを使用してウェ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ェ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。
[0070] 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 (B H )ガスを使用するプロセス、例えば、モノ
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シラン（SiH )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
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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。
[0071] 本発明は、パージの際に不活性ガスを供給することなぐ真空引きだけ実施するよ うに構成してもよい。
[0072] 被処理基板はウェハに限らず、 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 、。
[0073] 本発明は、枚葉式コールドウォール形 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。
[0074] 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 に向力つ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力つて排気するとともに、前記支持具と処理室内壁との 間から下方へ向力つて排気し、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 Z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 Z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 Z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 持具力 離間させながらおよび Z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力つて排気するとともに、前記基板の下方に向力つて排 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力つて排気するとともに、前記基板の下方に向力つて排 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 Z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 、前記第二排気口力も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 、る基板処理装置。

Claims

請求の範囲
[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 に向力つ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] 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力つて排気するとともに、前記支持具と処理室内壁との間 力も下方へ向力つて排気し、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] 請求項 1にお 、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 Z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] 請求項 1にお 、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 Z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] 請求項 1にお 、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 テツ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 Zまたは大きくした状態で 行う半導体装置の製造方法。
[6] 請求項 1にお 、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 具力 離間させながらおよび Zまたは離間させた状態で行う半導体装置の製造方法
[7] 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力つて排気するとともに、前記基板の下方に向力つて排気 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] 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力つて排気するとともに、前記基板の下方に向力つて排気 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] 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。
[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 Z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 、前記第二排気口力も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 、る基板処理装置。
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