JPH09167725A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率よくパーティクルを除去する。パーティ
クルによる処理室の汚染を防止する。半導体デバイスの
歩留りを向上させる。 【解決手段】 エアロック蓋５に静電気発生部１０を設
ける。この静電気発生部１０の底面部１２ａに導電塗料
を塗布し、電極１３ａ、１３ｂを形成する。上記電極１
３ａ、１３ｂに直流電源１４の正端子、負端子をそれぞ
れ接続し、電極１３ａ、１３ｂ間に約１０００Ｖの直流
電圧を印加する。これにより、電極１３ａは正に帯電
し、電極１３ｂは負に帯電する。この結果、ウェーハ表
面に吸着したパーティクル、およびエアロック室内に存
在するパーティクルは、電極１３ａ、１３ｂに引きつけ
られ吸着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
関するもので、特に被処理基板を一旦格納し、真空引き
を行うためのエアロック室が設けられた半導体製造装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＩＣ（Integrated Circuit；集積
回路）の需要が増大するにつれて、その生産量も著しく
増大している。これに伴い、現在、半導体デバイスの微
細化、高集積化が進められている。また、このような半
導体デバイスを製造する上で、同時に、半導体デバイス
における歩留り向上の要求が年々高まっている。

【０００３】歩留り向上を実現するために、半導体製造
装置の性能を向上させることが現在試みられている。し
かしながら、半導体デバイスにおける歩留りの低下は、
被処理基板であるウェーハ表面の汚染度にも強く起因し
ている。

【０００４】つまり、半導体製造装置に搬入されるウェ
ーハは、搬入前には大気に晒されているため、ウェーハ
表面には大気中の微細な塵やほこり、すなわちパーティ
クルが吸着している。そのため、半導体デバイスを製造
する前に、まずウェーハ表面に存在するパーティクルを
低減させることが、半導体デバイスの微細化、高集積化
および歩留り向上を図るための前提条件となる。

【０００５】通常、半導体製造装置には、内部を大気圧
と真空とに選択的に切り替えることのできるエアロック
室が設けられている。このエアロック室は、迅速に内部
の圧力を切り替えることができるように、必要最小限の
容積になっている。これにより、大気側と処理室（ター
ゲットチャンバー）との間でウェーハを搬入出する際
に、処理室の真空を一旦破ることなく、処理室を高真空
に保ったまま、ウェーハを搬入出することが可能となっ
ている。図７に、従来の半導体製造装置に設けられたエ
アロック室３１を示す。

【０００６】このエアロック室３１は、通常は固定され
ているエアロック蓋３２と、エアロック室３１の下壁で
もあり、ウェーハ３３が載置されるステージ３４と、処
理室３５の外壁であり、エアロック室３１の側壁でもあ
る側壁部３６・３６とからなっている。

【０００７】エアロック室３１の一部を形成する側壁部
３６の所定の場所には、搬送路３７が設けられている。
これにより、ウェーハ３３を大気側からエアロック室３
１へ、あるいはエアロック室３１から大気側へ搬送路３
７を介して搬送することが可能となっている。また、搬
送路３７の大気側開口部３７ａ付近には、フラップバル
ブ３９が設けられている。このフラップバルブ３９の回
動動作により、大気側開口部３７ａを開口あるいは封鎖
することが可能となっている。

【０００８】ステージ３４には、エアロック室３１内に
搬入されたウェーハ３３が載置される。ステージ３４が
下降して移動することにより、上記ウェーハ３３をエア
ロック室３１から処理室３５の所定の場所に導くことが
可能となっている。また、同様にステージ３４の移動に
より、処理室３５の所定の場所からウェーハ３３をエア
ロック室３１へ搬送することも可能となっている。

【０００９】次に、ウェーハ３３が、上記のようなエア
ロック室３１を介して処理室３５へ搬送される過程を説
明する。

【００１０】まず、フラップバルブ３９を回動させて、
搬送路３７の大気側開口部３７ａを開口し、ウェーハ３
３を搬送路３７を介してエアロック室３１に搬入する。
次に、フラップバルブ３９を先ほどとは逆方向に回動さ
せて、搬送路３７の大気側開口部３７を封鎖し、エアロ
ック室３１の真空排気を行う。その後、ステージ３４が
下降し、処理室３５内に設けられた図示しない搬送用ロ
ボットにより、ウェーハ３３が処理室３５の所定の場所
まで搬送される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
半導体製造装置の構成では、ウェーハ３３が、その表面
にパーティクル４０を吸着させたままエアロック室３１
を介して処理室３５に搬入されるので、半導体デバイス
の製造プロセスにおいて、上記パーティクル４０が半導
体デバイスの微細化、高集積化に支障をきたし、歩留り
の低下を招くという問題が生ずる。

【００１２】また、ウェーハ３３を大気側からエアロッ
ク室３１に搬入する際に、大気中のパーティクル４０ま
でもエアロック室３１に導入されるため、エアロック室
３１が汚染されると共に、ステージ３４の移動時に、パ
ーティクル４０が処理室３５にも進入し、同様に処理室
３５も汚染され、半導体デバイスの製造プロセスに悪影
響を及ぼすという問題も生ずる。

【００１３】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、その目的は、ウェーハに吸着したパー
ティクルを排除してクリーンなウェーハを処理室に導入
することができると共に、パーティクルによる処理室内
の汚染を防止し、半導体デバイスの歩留りを向上させる
ことのできる半導体製造装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る半
導体製造装置は、上記の課題を解決するために、大気側
と処理室との間に設けられ、内部の気圧を大気圧と真空
とに切り替える、処理室よりも室内の狭いエアロック室
が設けられた半導体製造装置において、上記エアロック
室内に、静電気力によってパーティクルを吸着するパー
ティクル吸着部が設けられていることを特徴としてい
る。

【００１５】上記の構成によれば、被処理基板を大気側
から処理室に搬入する際に、上記被処理基板は一旦エア
ロック室に格納される。エアロック室内を所定の真空度
にした後、上記被処理基板が処理室に搬送される。

【００１６】このエアロック室内には、パーティクル吸
着部が設けられている。上記被処理基板表面に吸着して
いるパーティクル、および上記被処理基板とともに大気
側からエアロック室内に持ち込まれたパーティクルは、
上記パーティクル吸着部との間で生じる静電気力によ
り、上記パーティクル吸着部に引きつけられ吸着する。
その後、パーティクルの除去された表面のクリーンな被
処理基板が処理室に搬入される。

【００１７】したがって、大気側との接触部であるエア
ロック室で上記のようにパーティクルが除去されるの
で、パーティクルが処理室内に持ち込まれることはな
い。よって、処理室がパーティクルで汚染されるのを防
止することができ、処理室内を常に清浄に保つことがで
きる。また、上記のエアロック室は、処理室に比べて狭
く形成されており、パーティクルの拡散は非常に抑えら
れる。したがって、パーティクル吸着部を上記エアロッ
ク室に設けることによって、効率よくパーティクルを吸
着し除去することができる。また、狭く形成されるエア
ロック室にあわせて、上記パーティクル吸着部を小型化
することができ、この小型のパーティクル吸着部を用い
ても、十分に、また効率よくパーティクルを吸着し除去
することができる。さらに、パーティクルの除去によっ
て被処理基板の表面が清浄になるので、上記被処理基板
を用いて半導体デバイスを作製した際、半導体デバイス
の歩留りを従来よりも向上させることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
１ないし図６に基づいて説明すれば、以下のとおりであ
る。

【００１９】図３は、ウェーハ１を一旦格納するエアロ
ック室２と、処理室３の一部とを示している。

【００２０】エアロック室２は、処理室３を覆う側壁部
４・４、エアロック蓋５、およびエアロック室２の下壁
であり、ウェーハ１を水平に載置するステージ６によっ
て囲まれた空間で形成されている。

【００２１】エアロック室２の一部を形成する側壁部４
の所定の場所には、搬送路７が設けられている。これに
より、ウェーハ１を大気側からエアロック室２へ、ある
いはエアロック室２から大気側へ搬送路７を介して搬送
することが可能となっている。なお、このウェーハ１
は、大気側に設けられた搬送用フォーク８によって、エ
アロック室２へ搬入、あるいはエアロック室２から搬出
される。

【００２２】搬送路７の大気側開口部７ａ付近には、フ
ラップバルブ９が設けられている。また、フラップバル
ブ９の端部には回動端９ａが設けられている。ここで、
上記回動端９ａを軸に、フラップバルブ９が時計回りに
回動する方向をＡ方向、これとは逆に、フラップバルブ
９が反時計回りに回動する方向をＢ方向とする。エアロ
ック室２を真空排気する際には、このフラップバルブ９
がＡ方向に回動して大気側開口部７ａを封鎖し、エアロ
ック室２を密閉する構造となっている。また、エアロッ
ク室２からウェーハ１を搬出する際には、このフラップ
バルブ９がＢ方向に回動し、大気側開口部７ａを開口す
る構造となっている。

【００２３】ステージ６には、エアロック室２内に搬入
されたウェーハ１が水平に載置される。ステージ６が下
降することにより、上記ウェーハ１をエアロック室２か
ら処理室３の所定の場所に、また逆に、ステージ６の上
昇により、ウェーハ１を処理室３からエアロック室２へ
搬送することが可能となっている。なお、処理室３内で
のウェーハ１の搬送は、図示しない搬送用ロボットによ
り行われる。

【００２４】次に、エアロック室２の一部をなすエアロ
ック蓋５について、図１に基づいて説明する。

【００２５】図１は、エアロック蓋５の断面を示してい
る。エアロック蓋５は、静電気を発生する静電気発生部
１０（パーティクル吸着部）と、該静電気発生部１０を
覆う蓋本体１１とによって構成されている。

【００２６】上記静電気発生部１０は、さらに、絶縁部
１２と、電極１３ａ、１３ｂと、直流電源１４とによっ
て構成されている。絶縁部１２の底面部１２ａは、図２
に示すような外観を呈しており、この表面に半月型に導
電塗料が塗布され、電極１３ａ、１３ｂが形成されてい
る。

【００２７】また、図１に示すように、電極１３ａ、１
３ｂは、直流電源１４の正端子および負端子とそれぞれ
接続されている。これにより、電極１３ａ、１３ｂ間に
約１０００Ｖの直流電圧を印加することが可能となって
いる。本実施の形態では、絶縁部１２の材質はセラミッ
クであり、蓋本体１１の材質はアクリル樹脂である。な
お、蓋本体１１の材質はこれに限定されず、例えば金属
等の材質であっても構わない。この場合、電極１３ａ、
１３ｂと直流電源１４とを接続するリード線が、蓋本体
１１と絶縁されるように、上記リード線の周囲を絶縁物
で覆う等の処置が必要である。

【００２８】次に、ウェーハ１をエアロック室２を介し
て処理室３に搬送する動作について、図３ないし図５に
基づいて説明する。

【００２９】まず、図３において、ウェーハ１をエアロ
ック室２へ搬入する前に、エアロック蓋５の電極１３
ａ、１３ｂ（図１参照）間に、約１０００Ｖの直流電圧
を印加しておく。

【００３０】次に、同図に示すように、フラップバルブ
９をＢ方向に回動させて、搬送路７の大気側開口部７ａ
を開口させる。続いて、搬送用フォーク８により、ウェ
ーハ１を搬送路７を介してエアロック室２へ搬入し、ス
テージ６上にウェーハ１を載置する。このとき、ステー
ジ６は、処理室３を密閉してエアロック室２を形成する
位置で静止している。また、このとき、エアロック室２
内には、図示しないパージラインによって窒素ガス等の
不活性ガスが封入され、エアロック室２内の気圧が大気
圧と等しくなるように制御される。

【００３１】次に、図４に示すように、フラップバルブ
９をＡ方向に回動させて搬送路７の大気側開口部７ａを
封鎖し、エアロック室２の真空排気を行う。なお、この
真空排気は、図示しない油回転ポンプ等を含む排気ライ
ンによって行われる。

【００３２】このとき、印加された電圧によって、図５
に示すように、電極１３ａは正に帯電し、電極１３ｂは
負に帯電する。エアロック室２内に存在するパーティク
ル１５、およびウェーハ１表面に吸着しているパーティ
クル１５は、もともと正または負に帯電しているので、
上記電極１３ａ、１３ｂと、パーティクル１５との間に
は静電気力が働く。この結果、パーティクル１５は電極
１３ａ、１３ｂ側に引きつけられて吸着する。

【００３３】その後、再び図４に示すように、エアロッ
ク室２における真空排気によって、エアロック室２内が
所定の真空度となった時点で、ステージ６が下降して、
上記ウェーハ１が処理室３内の所定の場所まで搬送され
る。

【００３４】また、処理室３内からウェーハ１を大気側
へ搬出するには、上記とは逆の工程で行われる。すなわ
ち、ウェーハ１を載置したステージ６を、処理室３を密
閉し、かつエアロック室２を形成する位置まで移動させ
る。次に、図示しないパージラインにより、エアロック
室２内にパージ用の窒素ガス等を封入し、エアロック室
２内の気圧が大気圧になるように制御する。その後、フ
ラップバルブをＢ方向に回動させて、搬送路７の大気側
開口部７ａを開口し、搬送用フォーク８（図３参照）に
よって、ウェーハ１を大気側へ搬出する。

【００３５】また、パーティクル１５が、電極１３ａ、
１３ｂ（図１参照）表面にある程度吸着すると、その後
のパーティクル１５の吸着効率が低下する。このため、
定期的に電極１３ａ、１３ｂ表面をクリーニングして、
吸着したパーティクル１５を排除する方が望ましい。こ
の場合、ステージ６を上昇させて処理室３を密閉した
後、直流電源１４（図１参照）をＯＦＦにし、エアロッ
ク蓋５を固定している図示しないボルトを取り外し、エ
アロック蓋５を取り外すことにより、電極１３ａ、１３
ｂ表面およびエアロック室２内のクリーニングおよびメ
ンテナンスを行うことが可能となる。

【００３６】なお、本実施の形態では、静電気発生部１
０の底面部１２ａに塗布された導電塗料に電圧を印加し
て静電気を発生させているが、例えば、静電気発生部１
０の内部に金属電極を埋め込み、この金属電極に電圧を
印加することによって静電気発生部１０の底面部１２ａ
に静電気を発生させるような構成としても構わない。図
６に、このような構成を有する静電気発生部２０を示
す。

【００３７】静電気発生部２０は、セラミック等からな
る絶縁部２１と、金属からなる電極２２ａ、２２ｂと、
直流電源２３とによって構成されている。上記電極２２
ａ、２２ｂは、絶縁部２１の内部に埋め込まれている。
この電極２２ａ、２２ｂは、直流電源２３の正端子およ
び負端子とそれぞれ接続されている。

【００３８】上記静電気発生部２０の電極２２ａ、２２
ｂに直流電源２３から電圧を印加すると、誘電分極現象
により、電極２２ａ、２２ｂ上の電荷と異符号の電荷が
その表面の絶縁体に励起される。また、上記の誘電分極
現象により、静電気発生部２０の底面部２１ａには、電
極２２ａ、２２ｂ上の電荷と同符号の電荷が生じる。こ
れにより、静電気発生部２０の底面部２１ａと図示しな
いパーティクルとの間で静電気力が発生し、上記パーテ
ィクルが底面部２１ａに引きつけられ吸着することにな
る。

【００３９】上記の構成により、パーティクル１５を吸
着する静電気発生部１０・２０（以下、静電気発生部１
０と静電気発生部２０とは同一の機能を有するので、静
電気発生部２０についてはその説明を省略する。）を処
理室３内ではなく、エアロック室２内に設けることによ
り、以下の具体的理由によって、パーティクル１５をよ
り効率的に吸着することが可能となる。

【００４０】静電気発生部１０とパーティクル１５との
間に働く静電気力は、その間の距離の２乗に反比例す
る。つまり、距離が離れるほど静電気力は弱くなる。し
たがって、静電気発生部１０とパーティクル１５との距
離をなるべく近くに保つほうが、静電気発生部１０によ
るパーティクル１５の吸着効率は上がることになる。

【００４１】処理室３は、広い空間を有しているため、
処理室３内にパーティクル１５が存在すれば、このパー
ティクル１５はあらゆる方向に拡散する。このため、処
理室３内に静電気発生部１０を設けても、静電気発生部
１０とパーティクル１５との距離が離れてしまい、１０
００Ｖ程度の印加電圧により、パーティクル１５を吸着
させることは困難となる。また、処理室３内に静電気発
生部１０を設けるとすれば、拡散したパーティクル１５
を吸着し除去するために、広範囲に静電気発生部１０を
設ける必要が生じてくる。

【００４２】これに対して、エアロック室２は、ウェー
ハ１が搬入される程度の狭い空間、つまり、処理室３と
比較すると十分に狭い空間で形成されているため、エア
ロック室２内に存在するパーティクル１５の拡散は、先
ほどの場合よりも著しく制限される。したがって、静電
気発生部１０をエアロック室２内に設けた場合、静電気
発生部１０とパーティクル１５との距離を近くに保つこ
とができるので、１０００Ｖ程度の印加電圧でも、パー
ティクル１５を十分に、また効率よく吸着することがで
きる。

【００４３】また、上記の構成により、静電気発生部１
０をエアロック室２内の側壁部４に形成せず、エアロッ
ク蓋５に形成することにより、以下の具体的理由によっ
て、エアロック室２内のパーティクル１５、およびウェ
ーハ１の表面に吸着したパーティクル１５を効率的に吸
着することができる。

【００４４】側壁部４は、ウェーハ１の表面と対向して
おらず、その表面に対しては垂直に設けられている。静
電気発生部１０が、この側壁部４に設けられた場合、先
ほどと同じ原理により、側壁部４の近くに存在するパー
ティクル１５は、静電気力により静電気発生部１０に吸
着される。しかし、例えばウェーハ１の中央付近あるい
はその上方に存在するパーティクル１５は、静電気発生
部１０との距離が離れているため、両者間の静電気力が
弱くなり、パーティクル１５は静電気発生部１０に吸着
されにくくなる。

【００４５】これに対して、エアロック蓋５は、ウェー
ハ１の表面と対向して設けられている。したがって、こ
のエアロック蓋５に静電気発生部１０を設けた場合、静
電気発生部１０とウェーハ１との距離を一様にすること
ができ、ウェーハ１の表面全体にわたって均等に静電気
力を発生させることが可能となる。また、ウェーハ１の
表面に存在するパーティクル１５以外の、エアロック室
２内に存在するパーティクル１５は、この静電気発生部
１０とウェーハ１との間に位置することになるため、上
記パーティクル１５にも十分に静電気力が働く。よっ
て、エアロック室２内に存在するパーティクル１５、お
よびウェーハ１の表面に存在するパーティクル１５を、
エアロック蓋５に設けられた静電気発生部１０によって
効率的に吸着させることが可能となる。

【００４６】なお、本実施の形態では、ウェーハ１がス
テージ６上に水平に載置されるので、静電気発生部１０
をウェーハ１と対向したエアロック蓋５に設ける構成に
ついて述べたが、静電気発生部１０をウェーハ１と対向
した面に設ける構成であれば、静電気発生部１０の設置
場所については、上記のエアロック蓋５に限定されな
い。例えば、ウェーハ１の表面がエアロック蓋５に対し
て垂直に設けられた場合、上記ウェーハ１と対向した側
壁部４に静電気発生部１０を設ける構成とすればよく、
そのような場合でも、本発明と同様の効果が得られるの
は勿論である。

【００４７】なお、本実施の形態で説明した静電気発生
部１０が、エアロック室内で、しかもウェーハと対向す
る面に設けられる構成であれば、イオン注入装置のほ
か、エアロック室を有するあらゆる半導体製造装置にお
いて、本発明と同様の効果が得られるのは勿論である。

【００４８】

【発明の効果】請求項１の発明に係る半導体デバイス製
造装置は、以上のように、エアロック室内に、静電気力
によってパーティクルを吸着するパーティクル吸着部が
設けられている構成である。

【００４９】それゆえ、大気側との接触部であるエアロ
ック室でパーティクルが除去されるので、パーティクル
が処理室に持ち込まれることはなく、処理室がパーティ
クルで汚染されるのを防止することができ、処理室内を
常に清浄に保つことができる。また、上記のエアロック
室は、処理室に比べて狭く形成されており、パーティク
ルの拡散は非常に抑えられる。したがって、パーティク
ル吸着部が上記のエアロック室内に設けらているので、
効率よくパーティクルを吸着し除去することができる。
また、狭く形成されるエアロック室にあわせて、上記パ
ーティクル吸着部を小型化することができ、この小型の
パーティクル吸着部を用いても、十分に、また効率よく
パーティクルを吸着し除去することができる。さらに、
パーティクルの除去によって被処理基板の表面が清浄に
なるので、上記被処理基板を用いて半導体デバイスを作
製した際、半導体デバイスの歩留りを従来よりも向上さ
せることができるという効果を併せて奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の一形態における、エアロック蓋の構造
を示す断面図である。

【図２】上記エアロック蓋に形成された静電気発生部の
外観を示す斜視図である。

【図３】ウェーハをエアロック室へ搬入またはエアロッ
ク室から搬出する時の様子を示す断面図である。

【図４】パーティクルが、静電気発生部に吸着した状態
を示す断面図である。

【図５】エアロック室内のパーティクルが、静電気力に
よって電極に引きつけられる様子を説明するための断面
図である。

【図６】静電気発生部のその他の構造を示す断面図であ
る。

【図７】従来の半導体製造装置において、エアロック室
と処理室の一部とを示す断面図である。

【符号の説明】

２ エアロック室 ３ 処理室 １０ 静電気発生部（パーティクル吸着部） １２ 絶縁部 １３ａ 電極 １３ｂ 電極 １４ 直流電源 １５ パーティクル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】大気側と処理室との間に設けられ、内部の
   気圧を大気圧と真空とに切り替える、処理室よりも室内
   の狭いエアロック室が設けられた半導体製造装置におい
   て、 上記エアロック室内に、静電気力によってパーティクル
   を吸着するパーティクル吸着部が設けられていることを
   特徴とする半導体製造装置。