JPS6381915A - 処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、処理技術、特に、半導体ウェハに対する低圧
化学気相成長法による薄膜形成処理に適用して有効な技
術に関する。

〔従来の技術〕

たとえば、低圧化学気相成長法によって半導体ウェハの
表面に所定の物質からなる薄膜を形成する技術について
は、株式会社工業調査会、昭和５６年１１月１５日発行
、「電子材料Ｊ　１９８１年別冊、Ｐ７７〜Ｐ８４に記
載されている。

ところで、所定の温度、真空度および反応ガス雲囲気に
された処理室内に一枚の半導体ウェハを位置させること
によって、表面に所定の物からなる薄膜を形成する、い
わゆる枚葉式の低圧化学気相成長装置では、一般に、半
導体ウェハの搬入およびゃ出に伴って処理室の真空度が
損なわれることを回避するため、処理室とは独立に内部
の真空度を制御することが可能な単一の予備室を接続し
、この予備室を介して半導体ウェハを個別に処理室に対
して搬入および搬出することが行われる。

この場合、外部から比較的高温度の処理室に搬入される
半導体ウェハが外部と処理室との温度差によって熱衝撃
を受けることを回避するとともに、すでに半導体ウェハ
の表面に形成されている比較的多孔質の薄膜に含まれる
水分などを効果的に除去するなどの目的で、予備室に加
熱機構を設けて半導体ウェハを予熱することが考えられ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記のように処理室に接続される単一の
予備室に加熱機構を備える場合には、予備室における半
導体ウェハの加熱時間が処理室内における膜形成処理の
時間によって制約されるため、半導体ウェハの加熱や水
分の除去などが不十分となり、熱衝撃に起因する半導体
ウェハの損傷、および水分などの残留に起因する半導体
素子の特性変動や信頼性の低下の原因となるなどの問題
があることを本発明者は見いだした。

本発明の目的は、処理室における処理時間に制約される
ことなく予備室における被処理物の加熱時間を確保して
、被処理物の損傷や不良の発生を防止することが可能な
処理技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろ
う。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、所定の温度、真空度および処理流体雰囲気の
もとで所定の処理を施す処理室に、この処理室とは独立
に内部の真空度が制御されるとともに、処理室に対する
被処理物の搬入または搬出を行う第１および第２の予備
室を直列に接続し、この第１および第２の予備室の少な
くとも一方には、処理室に搬入される被処理物を所定の
温度に加熱する加熱手段を設けたものである。

〔作用〕

上記した手段によれば、たとえば加熱手段が設けられた
第１または第２の予備室に複数の被処理物を収容するこ
とにより、処理室における処理時間などに制約されるこ
となく第１および第２の予備室のすくなくとも一方にお
ける被処理物の加熱時間を確保することができるので、
第１または第２の予備室における被処理物の不十分な加
熱などに起因する損傷や不良の発生を防止することがで
きる。

〔実施例１〕 第１図は、本発明の一実施例である処理装置の要部を示
す略断面図である。

本実施例においては、処理装置が半導体ウェハに対する
薄膜の形成に使用される低圧化学気相成長装置として構
成されている。

処理室１の内部には、上下方向に平行に対向して平板状
の上部電極２および半導体ウェハなどの被処理物３の載
置台を兼ねる下部電極４が設けられ、この上部電極２と
下部電極４との間には、高周波電源５から所定の高周波
電力が印加されるように構成されている。

下部電極４には、図示しないヒータが設けられ、該下部
電極４に載置される半導体ウェハなどの被処理物３が所
定の温度に加熱される構造とされている。

また、処理室１には、図示しない真空ポンプなどに接続
される排気口６、および処理流体源７に接続される処理
流体供給口８が設けられており、排気口６を通じて内部
が所望の真空度に排気されるとともに、処理流体供給口
８を介して処理流体源７から所定の組成の反応ガスなど
からなる処理流体９が供給されるように構成されている
。

この場合、処理室１には、第１の予備室１０および第２
の予備室１１が直列に接続されており、第２の予備室１
１と処理室１との間、及び第２の予備室１１と第１の予
備室１０との間、さらには竿１の予備室１０と外部との
間には、開閉自在なゲートバルブＶｌ、ゲートバルブＶ
２．ゲ−）バルブＶ３が介設されている。

この第１の予備室１０および第２の予備室１１には、処
理室１の排気口６とは独立な排気口１２および排気口１
３がそれぞれ接続されており１．第１の予備室１０およ
び第２の予備室１１が、処理室１とは独立に内部の真空
度が制御される構造とされている。

そして、第１予備室１０および第２の予備室１１の内部
の真空度、および前記ゲートバルブＶｌ。

Ｖ２．Ｖ３の開閉を適宜制御することにより、処理室１
の内部の真空度などを損なうことなく、第１予備室１０
および第２の予備室１１を通じて、外部から処理室ｌの
内部への被処理物３の搬入が行われるものである。

第２の予備室１１を介して処理室１に接続される第１の
予備室１０には、加熱手段１４が設けられており、カセ
ットなどの搬送治具１５に保持された状態で、外部から
ゲートバルブｖ３を介して第１の予備室ｌＯの内部に搬
入される複数の被処理物３が所定の温度に加熱されるよ
うに構成されている。

第１の予備室１０と処理室１との間に介在する第２の予
備室１１の内部には、コンベアなどの搬送機構１６が備
えられており、第１の予備室１０の内部において所定の
温度に加熱された複数の被処理物３が、ゲートバルブＶ
２およびゲートバルブＶ１を適宜開閉することにより、
処理室１の内部の真空度などを損なうことなく、個別に
処理室１の内部に搬入されるものである。

処理室１には、前記第２の予備室１１と対向する側に、
ゲートバルブＶ４を介して予備室１７が接続されており
、この予備室１７の内部は、処理室ｌの排気口６とは独
立な排気口１８を介して処理室１とは独立に内部の真空
度が制御される構造とされている。

また、予備室１７の内部にには、所定の搬送機構１９が
設けられており、処理室１の内部において所定の処理が
施され、ゲートバルブｖ４を介して処理室１から搬出さ
れる被処理物３が、予備室１７と外部との間に設けられ
たゲートバルブＶ５を介して個別に外部に送り出される
ものである。

以下、本実施例の作用について説明する。

まず、処理室１の内部は、排気口６を通じて所定の真空
度に排気されるとともに、載置台を加熱下部電極４は図
示しないヒータによって所定の温度に加熱されている。

一方、第１の予備室１０の内部には、所定の搬送治具１
５に保持された複数の半導体ウェハなどの被処理物３が
ゲートバルブｖ３を介して外部から搬入され、この搬入
された複数の被処理物３は所定の真空度の下で加熱手段
１４によって所定の温度に加熱されることによって所定
の温度にされるとともに、たとえば有機シリコン化合物
などを焼成することによって表面にすでに形成されてい
る薄膜中に含まれる水分などの除去が行われる。

そして、第１の予備室１０の内部において所定の真空度
の下で、所定の時間だけ所定の温度に加熱されることに
よって水分などが確実に除去された半導体ウェハなどの
被処理物３は、ゲートバルブｖ２およびゲートバルブｖ
１を適宜開閉することにより、所定の真空度に排気され
た第２の予備室１１を介して処理室１の内部の真空度を
損なうことなく、該処理室１の内部に個別に搬入され、
所定の温度に加熱されている下部電極４に載置される。

この時、第１の予備室１０の内部において予め所定の温
度に加熱されているので被処理物３は熱衡撃などを受け
ることがない。

その後、処理室１の内部には、処理流体供給口８を介し
て所定の組成の処理流体９の雰囲気が形成されるととも
に、上部電極２と下部電極４との間には所定の高周波電
力が印加され、処理流体雰囲気がプラズマ化されること
によって下部電極４に載置された被処理物３０表面にお
ける化学気相成長反応が促進され、被処理物３の表面に
は所定の物質からなる薄膜が堆積される。

所定の時間経過後、処理流体９の供給および高周波電力
の印加が停止され、表面に所定の物質からなる薄膜が所
定の厚さに形成された被処理物３は、ゲートバルブｖ４
を介して、所定の真空度に排気された予備室１７に移動
され、ゲートバルブＶ４を閉止した後、ゲートバルブｖ
５を開放することによって、処理室１の内部の真空度な
どを損なうことなく外部に搬出される。

ここで、本実施例では、第１の予備室１０および第２の
予備室１１が処理室１に直列に接続されるとともに、第
１の予備室１０の内部には複数の半導体ウェハなどの被
処理物３が収容され、所定の真空度の下で所定の温度に
加熱された後に第２の予備室１１を介して処理室１の内
部に搬入されるように構成されているため、処理室１の
内部における薄膜形成に要する時間などに制約されるこ
とな（、第１の予備室１０の内部における被処理物３の
所定の真空度の下での加熱時間を確保することができる
ので、被処理物３が所定の温度に確実に加熱されるとと
もに、所定の真空度の下における加熱による水分の除去
などが確実に行われる。

このため、半導体ウェハなどの被処理物３において、熱
衝撃などに起因する損傷、および水分などの残留に起因
して被処理物３に形成される半導体素子の電気的な特性
の変動や信頼性の低下が発生することなどが回避される
。

また、第１の予備室１０が第２の予備室１１を介して処
理室１に接続されているため、第１の予備室１０におけ
る真空度の制約が緩和され、たとえば第１の予備室１０
に設けられた排気口１２に接続される図示しない真空系
を簡略化することができる。

このように本実施例においては以下の効果を得ることが
できる。

（１）、第１の予備室１０および第２の予備室１１が処
理室１に直列に接続されるとともに、第１の予備室１０
の内部には複数の半導体ウェハなどの被処理物３が搬送
治具１５に保持された状態で収容され、所定の真空度の
下で所定の温度に加熱された後に第２の予備室１１を介
して処理室ｌの内部に搬入されるように構成されている
ため、処理室１の内部における薄膜形成に要する時間な
どに制約されることなく、第１の予備室１０の内部にお
ける被処理物３の所定の真空度の下での加熱時間を確保
することができるので、被処理物３が所定の温度に確実
に加熱されるとともに、所定の真空度の下における加熱
による水分の除去などが確実に行われる。

（２）、前記（１）の結果、半導体ウェハなどの被処理
物３において、熱衝撃などに起因する損傷、および水分
などの残留に起因する被処理物３に形成される半導体素
子の電気的な特性の変動や信頼性の低下の発生などが回
避され、半導体装置の製造にお（する歩留りが向上され
る。

（３）、前記（１）の結果、第１の予備室１０が第２０
予備室１１を介して処理室１に接続されているため、第
１の予備室１０における真空度の制約が緩和され、たと
えば第１の予備室ｌＯに設けられた排気口１２に接続さ
れる図示しない真空系を簡略化することができる。

〔実施例２〕 第２図は、本発明の他の実施例である処理装置の要部を
示す略断面図である。

本実施例２においては、第１の予備室１０ａおよび第２
の予備室１１ａが処理室１に直列に接続され、処理室１
に近い第２の予備室１１ａに加熱手段１４ａが設けられ
るとともに、第２の予備室１１ａの内部には、複数の被
処理物３を保持する保持治具２０が備えられている。

そして、外部において、搬送治具１５に保持された複数
の半導体ウェハなどの被処理物３は、第１の予備室１０
ａを介して個別に第２の予備室１１ａに搬入された後、
第２の予備室１１ａに設けられた保持治具２０に所定の
数量だけ蓄積され、所定の真空度の下で所定の温度に加
熱された後に、順次、個別に処理室１の内部に供給され
るものである。

本実施例２においては以下の効果を得ることができる。

〔１）、第１の予備室１０ａおよび第２の予備室１１ａ
が処理室１に直列に接続されるとともに、第２の予備室
１１ａの内部には保持治具２０に複数の半導体ウェハな
どの被処理物３が収容され、所定の真空度の下で所定の
温度に加熱された後に処理室１の内部に搬入されるよう
に構成されているため、第２の予備室１１ａの保持治具
２０に収容される被処理物３の数量を適宜設定すること
により、処理室１の内部に右ける薄膜形成に要する時間
などに制約されることなく、第２の予備室１１ａの内部
における被処理物３の所定の真空度の下での加熱時間を
確保することができるので、被処理物３が所定の温度に
確実に加熱されるとともに、所定の真空度の下における
加熱による水分の除去などが確実に行われる。

（２）、前記（１）の結果、半導体ウェハなどの被処理
物３において、熱衝撃などに起因する損傷、および水分
などの残留に起因する被処理物３に形成される半導体素
子の電気的な特性の変動や信頼性の低下の発生などが回
避され、半導体装置の製造における歩留りが向上される
。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば、処理室１における被処理物３に対する薄膜形
成処理は、高周波電力によって処理流体９をプラズマ化
する方法に限らず、他のいかなる方法であってもよい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体ウェハの薄膜
形成処理に適用した場合について説明したが、これに限
定されるものではなく、たとえば、所定の処理に先立っ
て被処理物の加熱および乾燥などが必要とされる技術に
広く適用できる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。

すなわち、内部に位置される被処理物に対して所定の温
度、真空度および処理流体雰囲気のもとで所定の処理を
施す処理室に、該処理室とは独立に内部の真空度が制御
されるとともに、前記処理室に対する前記被処理物の搬
入または搬出を行う第１および第２の予備室が直列に接
続され、該第１および第２の予備室の少なくとも一方に
は、前記処理室に搬入される前記被処理物を所定の温度
に加熱する加熱手段が設けられているので、たとえば加
熱手段が設けられた第１または第２の予備室に複数の被
処理物を収容することにより、処理室における処理時間
などに制約されることなく第１および第２の予備室の少
なくとも一方における被処理物の加熱時間を確保するこ
とができるので、第１または第２の予備室における被処
理物の不十分な加熱などに起因する損傷や不良の発生を
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である処理装置の要部を示す
略断面図、 第２図は本発明の他の実施例である処理装置の要部を示
す略断面図である。 １・・・処理室、２・・・上部電極、３・・・被処理物
、４・・・下部電極、５・・・高周波電源、６・・・排
気口、７・・・処理流体源、８・・・処理流体供給口、
９・・・処理流体、１０゜１０１・・・第１の予備室、
１１．１１３・・・第２の予備室、１２・・・排気口、
１３・・・排気口、１４．１４ａ・・・加熱手段、１５
・・・搬送治具、１６，１６ａ・・・搬送機構、１７・
・・予備室、１８・・・排気口、１９・・・搬送機構、
２０−・・保持治具、Ｖｌ、Ｖ２．Ｖ３゜ｖ４．ｖ５・
・・ゲートバルブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内部に位置される被処理物に対して所定の温度、真
   空度および処理流体雰囲気のもとで所定の処理を施す処
   理室に、該処理室とは独立に内部の真空度が制御される
   とともに、前記処理室に対する前記被処理物の搬入また
   は搬出を行う第１および第２の予備室が直列に接続され
   、該第１および第２の予備室の少なくとも一方には、前
   記処理室に搬入される前記被処理物を所定の温度に加熱
   する加熱手段が設けられていることを特徴とする処理装
   置。 ２、前記第１の予備室に加熱手段が設けられ、所定の搬
   送治具に保持された複数の前記被処理物が前記第１の予
   備室に一括して収容されるとともに、該第１の予備室か
   ら前記第２の予備室を介して前記被処理物が前記処理室
   内に個別に供給されることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の処理装置。 ３、前記第２の予備室に加熱手段が設けられ、外部から
   前記第１の予備室を介して個別に搬入される前記被処理
   物が該第２の予備室に所定の数量だけ蓄積され、第２の
   予備室に蓄積された前記被処理物が前記処理室に個別に
   供給されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の処理装置。 ４、前記被処理物が半導体ウェハであり、前記処理装置
   が、所定の真空度の下で該半導体ウェハの表面に所定の
   物質からなる薄膜を形成する低圧化学気相成長装置であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の処理装
   置。