JP3611943B2 - 基板処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板をロードロック室を介して処理室に搬入した後、この基板に所定の処理を施す基板処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体装置のウェーハに薄膜を形成する薄膜形成装置においては、反応室にウェーハを搬入する場合、ロードロック室を介して搬入するようになっている。
【０００３】
ロードロック室を介して反応室にウェーハを搬入する方法としては、従来は、次の２つの方法が用いられていた。
【０００４】
第１の方法は、あらかじめ反応室を真空状態に設定しておき、ウェーハをロードロック室に搬入した段階で、このロードロック室を真空状態に設定し、この真空化処理が終了した段階で、ウェーハを反応室に搬入する方法である。第２の方法は、あらかじめ反応室の雰囲気をＮ_２ ガスに設定しておき、ウェーハをロードロック室に搬入した段階で、このロードロック室の雰囲気をＮ_２ ガスに置換し、この置換処理が終了した段階で、ウェーハを反応室に搬入する方法である。
【０００５】
図５は、第１の方法を示すシーケンス図であり、図６は、第２の方法を示すシーケンス図である。なお、図５、図６には、ウェーハをロードロック室から反応室に搬入する部分のシーケンスのみを示す。
【０００６】
図５、図６において、４０１は反応容器を示し、４０２はロードロック容器を示し、４０３はゲートバルブを示し、４０４はボートを示し、４０５，４０７はエア弁を示し、４０６は真空ポンプを示し、５００はウェーハを示す。
【０００７】
第１の方法では、まず、図５（ａ）に示すように、エア弁４０５が開かれるとともに、真空ポンプ４０６がオン状態に設定される。これにより、ロードロック室Ｂ２（ロードロック容器４０２によって形成される空間）が真空引きされる。次に、図５（ｂ）に示すように、ゲートバルブ４０３が開かれる。次に、図５
（ｃ）に示すように、ボート４０４に収納されたウェーハ５００が反応室Ｂ１
（反応容器４０１によって形成される反応空間）に搬入される。
【０００８】
第２の方法では、まず、図６（ａ）に示すように、ロードロック室Ｂ１が真空引きされる。次に、図６（ｂ）に示すように、エア弁４０７が開かれる。これにより、ロードロック室Ｂ２にＮ_２ ガスが供給される。次に、図６（ｃ）に示すように、ゲートバルブ４０３が開かれた後、図６（ｄ）に示すように、ボード４０４に収納されたウェーハ５００が反応室Ｂ１に搬入される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した２つの方法では、いずれも、ウェーハ５００をロードロック室Ｂ２から高温の反応室Ｂ１に搬送する場合、ロードロック室Ｂ２内に残留している水分や酸素、あるいは、ロードロック室Ｂ２の壁面からのアウトガスが反応室Ｂ１に巻き込まれ、ウェーハ５００上に自然酸化膜が形成されてしまうことがあるという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、基板をロードロック室から処理室に搬送する場合、ロードロック室の残留雰囲気（残留水分、残留酸素、アウトガス等）が処理室に巻き込まれることにより、基板上に自然酸化膜が形成されてしまうことを抑制可能な基板処理方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の基板処理方法は、基板をロードロック室を介して処理室に搬入した後、この基板に所定の処理を施す方法において、ロードロック室に基板が搬入されると、処理室に不活性ガスを供給しながら、ロードロック室を真空排気することにより、処理室からロードロック室に不活性ガスを流す第１の工程と、この第１の工程の実行中に、ロードロック室に収納されている基板を処理室に搬入する第２の工程と、この第２の工程が終了した後、ロードロック室に搬入された基板に対して所定の処理を施す第３の工程とを設けるようにしたものである。
【００１２】
言い換えれば、本発明は、ロードロック室に基板が搬入されると、処理室に不活性ガスを供給しながら、ロードロック室を真空排気することにより、処理室からロードロック室への不活性ガスの流れを形成する流れ形成手段と、この流れ形成手段の流れ形成処理の実行中に、ロードロック室に収納されている基板を処理室に搬入する搬入手段と、この搬入手段の搬入処理が終了した後、ロードロック室に搬入された基板に対して所定の処理を施す処理手段とを備えた基板処理装置を提供するものである。
【００１３】
上記構成では、ロードロック室に基板が搬入されると、まず、処理室に不活性ガスを供給しながら、ロードロック室を真空排気する処理が実行される。次に、この処理の実行中に、ロードロック室に収納されている基板を処理室に搬入する処理が実行される。次に、この処理が終了すると、処理室に搬入された基板に対して所定の処理が施される。
【００１４】
このような構成によれば、基板をロードロック室から処理室に搬送する場合、反応室からロードロック室への不活性ガスの流れが形成される。これにより、ロードロック室の残留雰囲気（残留水分、残留酸素、アウトガス等）が反応室に巻き込まれることが抑制される。その結果、基板をロードロック室から処理室に搬送する場合に、基板上に自然酸化膜が形成されることが抑制される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る基板処理方法を実行する基板処理装置の一実施の形態の構成を示す図である。なお、図には、基板処理装置として、半導体装置のウェーハに薄膜を形成する薄膜形成装置を代表として示す。また、図には、この薄膜形成装置として、縦型の薄膜形成装置を代表として示す。
【００１７】
図示の薄膜形成装置１００は、ウェーハ２００に対して薄膜を形成するための反応室Ａ１を形成する反応容器１０１と、反応室Ａ１が大気に触れるのを防止するためのロードロック室Ａ２を形成するロードロック容器１０２と、反応容器１０１とロードロック容器１０２との間のボート出し入れ口を遮断するためのゲートバルブ１０３とを有する。
【００１８】
また、図示の薄膜形成装置１００は、ウェーハ２００に薄膜を形成する場合に、このウェーハ２００を保持するためのボート１０４と、このボート１０４を反応室Ａ１に搬入したり、反応室Ａ１から搬出するためのボートエレベータ１０５とを有する。
【００１９】
また、図示の薄膜形成装置１００は、反応室Ａ１をＮ_２ ガスでバックパージするための給気配管１０６及び石英ノズル１０７と、ロードロック室Ａ２を真空排気するための排気配管１０８及び真空ポンプ１０９と、ロードロック室Ａ２にＮ_２ ガスを供給するための給気配管１１０と、配管１０６，１０８，１１０を遮断するためのエア弁１１１，１１２，１１３と、ロードロック室Ａ２の真空圧を計測するための真空計（ＶＡＣ）１１４とを有する。
【００２０】
また、図示の薄膜形成装置１００は、この装置１００の制御を司る制御部１１５を有する。
【００２１】
上記反応容器１０１は、アウタチューブ１０１ａとインナチューブ１０１ｂとの組合せによって構成されている。上記ロードロック容器１０２は、反応容器１０１の下方に設けられている。上記ボート１０４は、ボートエレベータ１０５の載置台１０５ａに載置されている。このボートエレベータ１０５は、ロードロック室Ａ２に配設されている。このボートエレベータ１０５の載置台１０５ａは、ボート１０４を反応室Ａ１に搬入した場合に、ボート出し入れ口を封止する封止蓋としても使用される。
【００２２】
上記給気配管１０６の一端は、石英ノズル１０７の一端に接続され、他端は、図示しないバックパージ用のＮ_２ ガスタンクに接続されている。上記エア弁１１１は、給気配管１０６の途中に挿入されている。上記石英ノズル１０７は、反応容器１０１の内部に設けられている。
【００２３】
上記排気配管１０８の一端は、ロードロック容器１０２の側面に接続され、他端は、真空ポンプ１０９に接続されている。上記エア弁１１２は、排気配管１０８の途中に挿入されている。上記真空計１１４は、ロードロック容器１０２とエア弁１１２との間において、排気配管１０８に接続されている。
【００２４】
上記給気配管１１０の一端は、ロードロック容器１０２の側面に接続され、他端は、図示しない置換用のＮ_２ ガスタンクに接続されている。上記エア弁１１３は、給気配管１１０の途中に挿入されている。
【００２５】
上記制御部１１５の処理プログラムは、例えば、外部記憶媒体３００に格納され、使用時に、この外部記憶媒体３００から制御部１１５の内部記憶媒体１１５ａにロードされるようになっている。ここで、外部記憶媒体３００としては、例えば、ＣＤ−ＲＯＭが使用され、内部記憶媒体としては、例えば、ハードディスクが使用される。
【００２６】
上記構成において、図２及び図３を参照しながら、薄膜形成処理を説明する。ここで、図２は、薄膜形成処理を制御するための制御部１１５の処理を示すフローチャートであり、図３は、薄膜形成処理を示すシーケンス図である。なお、これらの図には、ウェーハ２００をロードロック室Ａ２から反応室はＡ１に搬送する部分の処理をやシーケンスのみを示す。
【００２７】
ウェーハ２００がロードロック室Ａ２に搬入された状態では、図３（ａ）に示すように、ゲートバルブ１０３、エア弁１１１，１１２，１１３が閉じられ、かつ、真空ポンプ１０９がオン状態に設定されている。また、反応室Ａ１の雰囲気はＮ_２ ガスに設定され、圧力は大気圧に設定されている。これは、反応室Ａ１の内部の状態を不活性ガスによって安定な状態に保つためである。さらに、ロードロック室Ａ１の雰囲気は大気に設定され、圧力は大気圧に設定されている。これは、ウェーハ２００の搬入によってロードロック室Ａ２が外部に解放されたからである。
【００２８】
この状態で、制御部１１５では、まず、図２に示すように、反応室Ａ１からロードロック室Ａ２へのＮ_２ ガスの流れを形成する制御が行われる（ステップＳ１１）。この制御により、図３（ｂ）に示すように、ゲートバルブ１０３とエア弁１１１，１１２が開かれる。これにより、反応室Ａ１にＮ_２ ガスが供給されとともに、ロードロック室Ａ２が真空排気される。その結果、反応室Ａ１からロードロック室Ａ２へのＮ_２ ガスの流れが形成される。
【００２９】
次に、この処理の実行中に、制御部１１５では、図２に示すように、ウェーハ２００をロードロック室Ａ２から反応室Ａ１に搬送する制御が行われる（ステップＳ１２）。この制御により、図３（ｃ）に示すように、ボートエレベータ１０５が上昇駆動される。これにより、ボート１０４が反応室Ａ１に搬入されるとともに、基板出し入れ口が載置台１０５ａにより封止される。なお、この搬入処理は、例えば、Ｎ_２ ガスの流量が約２０リットル毎分で、反応室Ａ１とロードロック室Ａ２の圧力とが１００ｐａに減圧された状態で行われる。
【００３０】
この処理が終了すると、制御部１１５では、図２に示すように、反応室Ａ１からロードロック室Ａ２へのＮ_２ ガスの流れを停止する制御が行われる（ステップＳ１３）。この制御により、エア弁１１１，１１２が閉じられる。これにより、反応室Ａ１からロードロック室Ａ２へのＮ_２ ガスの流れが停止される。
【００３１】
この処理が終了すると、制御部１１５では、図２には示さないが、反応室Ａ１を真空排気する制御が行われる。これにより、反応室Ａ１が真空状態に設定される。この処理が終了すると、制御部１１５では、図２には示さないが、ウェーハ２００上に薄膜を形成する制御が行われる。これにより、ウェーハ２００上に薄膜が形成される。
【００３２】
以上詳述した本実施の形態によれば、ウェーハ２００をロードロック室Ａ１から反応室Ａ２に搬送する場合、反応室Ａ１にＮ_２ ガスを供給しながら、ロードロック室Ａ２を真空排気するようにしたので、反応室Ａ１からロードロック室Ａ２へのＮ_２ ガスの流れを形成することができる。
【００３３】
これにより、ウェーハ２００をロードロック室Ａ２から反応室Ａ１に搬送する場合、ロードロック室Ａ２内の雰囲気（残留水分、残留酸素、アウトガス等）が反応室Ａ１に巻き込まれるのを抑制することができる。その結果、ウェーハ２００をロードロック室Ａ２から反応室Ａ１に搬送する場合、ウェーハ２００上に自然酸化膜が形成されるのを抑制することができる。
【００３４】
図４にこの様子を示す。図４は、ウェーハ２００をロードロック室Ａ２から反応室Ａ１に搬送するのに、従来の方法で搬送した場合の自然酸化膜の増加量の測定結果Ｃ１と、本実施の形態の方法で搬送した場合の自然酸化膜の増加量の測定結果Ｃ２とを示すものである。なお、図４は、反応室Ａ１の温度を７００°Ｃに設定した場合の測定結果を示す。
【００３５】
図示のごとく、従来の搬送方法では、０．５〜１．２オングストロームの自然酸化膜が形成される。これに対し、本実施の形態では、０〜０．２オングストロームの自然酸化膜が形成される。この図より、本実施の形態の搬送方法では、従来の搬送方法に比べ、自然酸化膜の増加量を大幅に抑制することができることがわかる。
【００３６】
また、このような構成によれば、ハードウェアをあまり変更することなく、主に、制御部１０９の処理プログラム（ソフトウェア）を変更することにより、従来の問題を解決することができる。これにより、従来の問題を簡単な構成で解決することができる。
【００３７】
以上、本発明の一実施の形態を詳細に説明したが、本発明は、上述したような実施の形態に限定されるものではない。
【００３８】
例えば、先の実施の形態では、本発明を、不活性ガスとしてＮ_２ ガスを用いる薄膜形成方法に適用する場合を説明した。しかしながら、本発明は、Ｎ_２ ガス以外の不活性ガスを用いる薄膜形成方法にも適用することができる。
【００３９】
また、先の実施の形態では、本発明を、ウェーハ上に所定の薄膜を形成するための薄膜形成方法に適用する場合を説明した。しかしながら、本発明は、薄膜形成方法以外のウェーハ処理方法にも適用することができる。例えば、本発明は、ウェーハに酸化膜を形成するための酸化膜形成方法やウェーハ中に不純物原子を添加するための不純物ドーピング処理方法にも適用することができる。
【００４０】
また、先の実施の形態では、本発明を、半導体装置のウェーハ処理方法に適用する場合を説明した。しかしながら、本発明は、ウェーハ以外の基板を処理する基板処理方法にも適用することができる。例えば、本発明は、液晶表示装置のガラス基板を処理する基板処理方法にも適用することができる。
【００４１】
このほかにも、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々様々変形実施可能なことは勿論である。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、基板をロードロック室から反応室に搬送する場合、反応室に不活性ガスを供給しながら、ロードロック室を真空排気するようにしたので、反応室からロードロック室に向けて不活性ガスの流れを形成することができる。これにより、基板をロードロック室から反応室に搬送する場合、ロードロック室内の雰囲気（残留水分、残留酸素、アウトガス等）が反応室に巻き込まれるのを抑制することができる。その結果、この雰囲気によってウェーハに自然酸化膜が形成されてしまうことを抑制することができる。
【００４３】
また、このような構成によれば、基板処理装置がコンピュータを使って基板の処理を制御するような構成の場合、ハードウェアをあまり変更することなく、主に、ソフトウェアを変更することにより、従来の問題を解決することができる。これにより、従来の問題を簡単な構成で解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態の制御部の処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施の形態の動作を示すシーケンス図である。
【図４】本発明の一実施の形態の効果を説明するための特性図である。
【図５】従来の基板処理方法の一例の動作を示すシーケンス図である。
【図６】従来の基板処理方法の他の例の動作を示すシーケンス図である。
【符号の説明】
１００…基板処理装置、１０１…反応容器、１０１ａ…アウタチューブ、１０１ｂ…インナチューブ、１０２…ロードロック容器、１０３…ゲートバルブ、１０４…ボート、１０５…ボードエレベータ、１０６，１１０…給気配管、１０７…石英ノズル、１０８…排気配管、１０９…真空ポンプ、１１１，１１２，１１３…エア弁、１１４…真空計、１１５…制御部、１１５ａ…内部記憶媒体、２００…ウェーハ、３００…外部記録媒体、Ａ１…反応室、Ａ２…ロードロック室。

Claims (2)

1. 基板をロードロック室を介して処理室に搬入した後、この基板に所定の処理を施す基板処理方法において、
   前記ロードロック室に前記基板を搬入した後、ロードロック室を真空化処理又は不活性ガス雰囲気にし、前記処理室に不活性ガスを供給して前記処理室から前記ロードロック室への不活性ガスの流れを形成する第１の工程と、
   この第１の工程の実行中に、前記ロードロック室に収納されている基板を前記処理室に搬入する第２の工程と、
   この第２の工程が終了した後、前記処理室に搬入された前記基板に対して所定の処理を施す第３の工程とを備えたことを特徴とする基板処理方法。
2. 前記第２の工程は、前記処理室及び前記ロードロック室が減圧された状態で行われることを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。

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