(57)【要約】【課題】雰囲気の酸化力を低減することができる処理装置および処理方法を提供する。【解決手段】処理装置は、処理モジュールと、ロードロック室と、真空搬送室と、ガス供給部とを有する。処理モジュールは、真空雰囲気下で基板に対して処理を行う真空処理室を含む。ロードロック室は、真空雰囲気と常圧雰囲気との間で雰囲気を切り替える。真空搬送室は、真空処理室とロードロック室との間に仕切り弁を介して設けられ、基板搬送機構により真空処理室とロードロック室との間で、基板を搬送する。ガス供給部は、真空処理室と、ロードロック室と、真空搬送室とのうち、少なくとも１つに還元性ガスを含むパージガスを供給する。【選択図】図２
2020191326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空雰囲気下で基板に対して処理を行う真空処理室を含む処理モジュールと、
真空雰囲気と常圧雰囲気との間で雰囲気を切り替えるロードロック室と、
前記真空処理室とロードロック室との間に仕切り弁を介して設けられ、基板搬送機構により前記真空処理室と前記ロードロック室との間で、前記基板を搬送する真空搬送室と、
前記真空処理室と、前記ロードロック室と、前記真空搬送室とのうち、少なくとも１つに還元性ガスを含むパージガスを供給するガス供給部と、
を有する処理装置。
【請求項２】
前記ガス供給部は、前記真空処理室、前記ロードロック室および前記真空搬送室のうち、１つまたは複数の室に前記基板が存在する場合に、前記パージガスを供給する、
請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
前記パージガスは、前記真空処理室において、前記処理に用いる処理ガスで満たされない領域に供給される、
請求項１または２に記載の処理装置。
【請求項４】
前記パージガスは、Ｎ２ガスまたは希ガスにＨ２ガスを混合したガスである、
請求項１〜３のいずれか１つに記載の処理装置。
【請求項５】
前記パージガスは、前記Ｈ２ガスの濃度が燃焼下限未満の濃度である、
請求項４に記載の処理装置。
【請求項６】
さらに、前記真空処理室、前記ロードロック室および前記真空搬送室に、前記Ｈ２ガスの濃度を検出するセンサを有し、
前記センサが燃焼下限以上の濃度の前記Ｈ２ガスを検出した場合に、処理装置の動作の停止、および、Ｈ２ガスの導入の遮断のうち、１つまたは複数を実行する、
請求項４または５に記載の処理装置。
【請求項７】
さらに、前記真空処理室は、前記混合ガスの流量比を検出する検出手段を有し、
前記検出手段が検出した前記流量比に基づいて、前記Ｈ２ガスの設定濃度以上の濃度を検出した場合に、前記真空処理室の動作の停止、および、Ｈ２ガスの導入の遮断のうち、１つまたは複数を実行する、
請求項４または５に記載の処理装置。
【請求項８】
前記Ｎ２ガスまたは前記希ガスは、ピュリファイヤーを用いて酸化種が低減されたガスである、
請求項４〜７のいずれか１つに記載の処理装置。
【請求項９】
前記酸化種は、Ｏ２およびＨ２Ｏのうち、１つまたは複数である、
請求項８に記載の処理装置。
【請求項１０】
さらに、前記ロードロック室を介して前記基板を搬入および搬出する搬送室を有し、
前記搬送室は、上方にファンフィルタユニットを有し、
前記ファンフィルタユニットは、前記還元性ガスを含む前記パージガスを前記搬送室の上方から下方に向けて供給する、
請求項１〜９のいずれか１つに記載の処理装置。
【請求項１１】
基板搬送機構により基板を搬送する真空搬送室に、還元性ガスを含むパージガスを供給することと、
真空雰囲気と常圧雰囲気との間で雰囲気を切り替えるロードロック室に、前記パージガスを供給することと、
真空雰囲気下で基板に対して処理を行う真空処理室において、前記処理に用いるプロセスガスで満たされない領域に前記パージガスを供給することと、
を有する処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、処理装置および処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスでは、基板である半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に、真空雰囲気で各種の処理が行われる。この各種の処理を行う真空処理装置は、例えば、真空雰囲気に構成される真空搬送室と、ロードロック室と、常圧雰囲気に構成される常圧搬送室と、処理モジュールと、を備える。処理モジュールで処理されたウエハは、真空搬送室、ロードロック室、常圧搬送室の順に搬送されて、搬送容器に格納される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２５９０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、雰囲気の酸化力を低減することができる処理装置および処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様による処理装置は、処理モジュールと、ロードロック室と、真空搬送室と、ガス供給部とを有する。処理モジュールは、真空雰囲気下で基板に対して処理を行う真空処理室を含む。ロードロック室は、真空雰囲気と常圧雰囲気との間で雰囲気を切り替える。真空搬送室は、真空処理室とロードロック室との間に仕切り弁を介して設けられ、基板搬送機構により真空処理室とロードロック室との間で、基板を搬送する。ガス供給部は、真空処理室と、ロードロック室と、真空搬送室とのうち、少なくとも１つに還元性ガスを含むパージガスを供給する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、雰囲気の酸化力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本開示の一実施形態における真空処理装置の構成の一例を示す横断平面図である。
【図２】図２は、真空処理装置の構成の一例を示す縦断側面図である。
【図３】図３は、ＰＨ２／ＰＨ２Ｏにおける還元力の一例を示す図である。
【図４】図４は、真空処理装置を構成する成膜モジュールの一例を示す縦断側面図である。
【図５】図５は、成膜モジュールにおけるパージガスの流れの一例を示す図である。
【図６】図６は、成膜モジュールにおけるパージガスの流れの他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、開示する処理装置および処理方法の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により開示技術が限定されるものではない。
【０００９】
従来、搬送室等における被処理体の変質を防止するために、真空排気を行う際に不活性ガス、例えばＮ２ガスを供給することが提案されている。しかしながら、酸化物以外の化合物や純金属等を堆積する際には、通常、非酸化性雰囲気とみなされるＮ２ガスやＡｒ，Ｈｅ等の希ガスであっても、微量の酸化種（Ｈ２Ｏ，Ｏ２，ＣＯ２等）の存在によりウエハ上の膜が酸化される。特にＨ２Ｏは、大気開放時の壁面への付着等により、雰囲気中に長時間にわたり放出される。つまり、Ｈ２Ｏは、真空排気を行っても、短時間に効果的に低減することが難しい。このため、成膜後のウエハが搬送中の雰囲気で酸化されると、比抵抗の上昇等のようにデバイス特性が悪化することがある。そこで、ウエハの搬送中における雰囲気の酸化力を低減することが期待されている。
【００１０】
［真空処理装置１の構成］
図１は、本開示の一実施形態における真空処理装置の構成の一例を示す横断平面図である。真空処理装置１は、ウエハＷにＴｉＮ膜を有する積層膜を形成する。真空処理装置１は、第１の搬送室（常圧搬送室）１１、アライメント室２０、ロードロック室３１，３２、第２の搬送室（真空搬送室）４１および成膜モジュール７１〜７４を備える。第１の搬送室１１は、ロードロック室３１，３２を介して第２の搬送室４１に接続されている。第２の搬送室４１は、成膜モジュール７１〜７４に接続されている。成膜モジュール７１〜７４はウエハＷにＴｉＮ膜を形成する。
【００１１】
第１の搬送室１１は、真空処理装置１に対してウエハＷの搬入および搬出を行うローダモジュールを構成し、平面視長方形に構成されている。第１の搬送室１１の長さ方向を左右方向とすると、当該第１の搬送室１１の前方側には載置台１２が設けられており、複数枚のウエハＷを収納する搬送容器であるキャリアＣが載置される。第１の搬送室１１の正面壁には、載置台１２に載置されたキャリアＣに設けられる蓋（図示せず）と一緒に開閉される開閉ドア１３が設けられている。第１の搬送室１１内は、常圧雰囲気とされる。当該第１の搬送室１１内には、多関節アームである第１のウエハ搬送機構１４が設けられている。
【００１２】
図２は、真空処理装置の構成の一例を示す縦断側面図である。図２に示すように、第１のウエハ搬送機構１４の上方には、ファンフィルタユニット（ＦＦＵ）１６が設けられ、下方に向けて清浄化された還元性ガスを含むパージガスを供給する。パージガスは、例えば、Ｎ２ガスまたは希ガスに還元性ガスとしてＨ２ガスを混合したガスである。なお、Ｎ２ガスまたは希ガスは、ピュリファイヤーを用いて、Ｈ２ＯやＯ２等の酸化種が低減されるようにしてもよい。第１の搬送室１１内の底部には排気口１７が開口している。排気管１８は、排気口１７にその一端が接続される。排気管１８の他端は、排気ファンなどにより構成される排気機構１９を介してＦＦＵ１６に接続される。ＦＦＵ１６から第１の搬送室１１内に供給されたパージガスは、排気機構１９により排気口１７から排気された後、ＦＦＵ１６に供給される。そして、ＦＦＵ１６にて清浄化された後、再度、第１の搬送室１１内の下方へ供給される。つまり、パージガスは、排気管１８および第１の搬送室１１内を循環する。
【００１３】
図１に示すように、載置台１２から第１の搬送室１１を見て、第１の搬送室１１の左側壁には、アライメント室２０が接続されている。アライメント室２０は、ウエハＷの向きや偏心の調整を行う。上記の第１のウエハ搬送機構１４は、当該アライメント室２０と、キャリアＣと、ロードロック室３１，３２との間でウエハＷの受け渡しを行うことができる。
【００１４】
第１の搬送室１１の後方にはロードロック室３１，３２が、左右にそれぞれ配置される。ロードロック室３１，３２は、ウエハＷを待機させた状態で、内部の雰囲気を常圧雰囲気と真空雰囲気との間で切り替える。図２では、代表してロードロック室３２を示しているが、ロードロック室３１も同様に構成される。ロードロック室３１，３２については、後にさらに詳しく説明する。
【００１５】
ロードロック室３１，３２の後方には、平面視六角形に構成された第２の搬送室４１が設けられる。第２の搬送室４１内は、真空雰囲気とされる。第２のウエハ搬送機構４２は、多関節アームとして構成される。第２のウエハ搬送機構４２は、第２の搬送室４１内にてウエハＷを搬送するとともに、第２の搬送室４１と成膜モジュール７１〜７４との間、および、第２の搬送室４１とロードロック室３１，３２との間で各々ウエハＷを受け渡すことができる。
【００１６】
図２に示すように、第２の搬送室４１内の天井部には、ガスの供給口４３が開口している。この供給口４３には、第２の搬送室４１の外側からガス供給管４４の一端が接続されている。ガス供給管４４の他端は、パージガス供給源４５に接続されており、パージガス供給源４５から供給口４３に還元性ガスであるＨ２ガスを含むパージガスが供給される。
【００１７】
ここで、パージガスに含まれる還元性ガスの一例であるＨ２ガスについて説明する。Ｈ２ガスは可燃性ガスであるため、濃度を管理することが求められる。本実施形態では、パージガスにおけるＨ２ガスの濃度を、Ｈ２爆発下限の４％に安全係数を掛けた濃度とすることで、可燃性ガスとして扱わなくてもよいようにしている。安全係数は、１以上であればよく、例えば１．２といった値を用いることができる。また、Ｈ２ガスの濃度は、爆発下限より薄くてもよく、例えば、３％とするようにしてもよい。つまり、Ｈ２ガスの濃度は、制御性を考慮して爆発下限の４％未満を十分カバーする値としていればよい。
【００１８】
Ｈ２ガスの濃度については、例えば、第２の搬送室４１に対応するトランスファモジュール（以下、ＴＭという。）におけるＨ２ガスの濃度と還元力は、次のように求められる。まず、ＴＭ内の露点を０℃と仮定する。また、Ｈ２Ｏの分圧（以下、ＰＨ２Ｏという。）を、０．００６ａｔｍ（６．１１ｈＰａ）とする。なお、６．１１ｈＰａは、かなり厳しめに見積もった値であり、実際には１０Ｐａ台程度まで低減可能である。ＴＭ全圧を１００Ｐａとした場合、Ｈ２爆発下限の４％は、Ｈ２の分圧（以下、ＰＨ２という。）で表すと、４Ｐａとなる。この場合、ＰＨ２／ＰＨ２Ｏは、１／１００以下となる。なお、ＰＨ２Ｏを１０Ｐａとすると、ＰＨ２／ＰＨ２Ｏは、０．４となる。
【００１９】
図３は、ＰＨ２／ＰＨ２Ｏにおける還元力の一例を示す図である。図３の表１００は、ＰＨ２／ＰＨ２Ｏの値と、４００℃における酸素分圧（以下、ＰＯ２という。）と、還元力の目安との対応を示す。例えば、ＰＨ２／ＰＨ２Ｏ＝１／１００である場合、ＰＯ２を１Ｅ−２４Ｐａ程度まで下げることに相当し、４００℃でＮｉＯを還元する程度の還元力を有する。また、例えば、ＰＨ２／ＰＨ２Ｏ＝１０である場合、ＰＯ２を１Ｅ−２９Ｐａ程度まで下げることに相当し、４００℃でＦｅＯを還元する程度の還元力を有する。
【００２０】
ＰＨ２／ＰＨ２Ｏは、下記の式（１）〜（６）で導出される。金属がＨ２Ｏで酸化される場合の自由エネルギー変化は、下記の式（１）〜（３）で表される。ここで、自由エネルギー変化がマイナスである場合、自発的に反応が進む。式（１）は、金属の自由エネルギー変化ΔＧ１を示す。なお、Ｍｅは、金属を示す。式（２）は、Ｈ２の自由エネルギー変化ΔＧ２を示す。式（３）は、金属がＨ２Ｏで酸化される自由エネルギー変化ΔＧ３を示す。また、式（１）〜（３）の自由エネルギー変化ΔＧは、それぞれ式（４）〜（６）と表すことができる。このうち、式（６）が、ＰＨ２／ＰＨ２Ｏを表すことになる。
【００２１】
【数１】
2020191326.tif 000003
【数２】
2020191326.tif 000004
【数３】
2020191326.tif 000005
【数４】
2020191326.tif 000006
【数５】
2020191326.tif 000007
【数６】
2020191326.tif 000008
【００２２】
このように、Ｈ２ガスは、Ｈ２爆発下限の４％未満の濃度であっても、ＰＨ２／ＰＨ２Ｏが所望の還元力を有するので、ＴＭ内のＨ２ＯやＯ２等の酸化種を低減したのと同等の効果を得ることができる。すなわち、ＴＭ内の雰囲気の酸化力を低減することができる。
【００２３】
図２に戻って説明を続ける。第２の搬送室４１内の底部には、排気口４７が開口しており、この排気口４７には、第２の搬送室４１の外側から排気管４８の一端が接続されている。排気管４８の他端は、排気機構であるドライポンプ４９に接続されている。
【００２４】
続いて、ロードロック室３１，３２の説明に戻る。これらロードロック室３１，３２も、第２の搬送室４１と同様に、ウエハＷの搬送領域にパージガスの気流を形成できるように構成される。上記したように、ロードロック室３１，３２は互いに同様に構成されるので、ここでは代表して図２に示すロードロック室３２について説明する。ステージ３３は、その表面にウエハＷが載置される。昇降ピン３４は、ステージ３３の表面において突没して、第１のウエハ搬送機構１４および第２のウエハ搬送機構４２と、ステージ３３との間でウエハＷを受け渡す。供給口３５は、ロードロック室３２内の天井部に開口したガスの供給口である。パージガス供給源３６は、ガス供給管３７を介して供給口３５に接続される。排気口６４は、ロードロック室３２内の底部に開口している。排気管６５は、ドライポンプ６６と排気口６４とを接続する排気管であり、バルブＶ１が介設されている。
【００２５】
続いて成膜モジュール７１について、縦断側面図である図４を参照しながら説明する。図４は、真空処理装置を構成する成膜モジュールの一例を示す縦断側面図である。成膜モジュール７１は、ＡＬＤ（Atomic  Layer  Deposition）によりウエハＷにＴｉＮ膜を成膜する。なお、成膜モジュール７２〜７４についても、成膜モジュール７１と同様に構成されており、ＴｉＮ膜を形成する。処理容器７０１は、真空処理室を構成し、後述のゲートバルブＧにより開閉される。載置台７０２は、ウエハＷの載置台であり、載置されたウエハＷを、例えば３５０℃〜７００℃の成膜温度に加熱するヒーター７１２を備える。カバー部材７２２は、ウエハＷの載置領域の外周側、および、載置台７０２の側周面を、周方向に亘って覆うカバー部材である。支持部材７３２は、載置台７０２の下方を支持する。昇降部材７４２は、支持部材７３２を介して載置台７０２を、実線で示す上方位置と、鎖線で示す下方位置との間で昇降させる。下方位置は、ゲートバルブＧを介して処理容器７０１に進入した第２のウエハ搬送機構４２との間でウエハＷを受け渡す位置である。上方位置は、ウエハＷに成膜を行う処理位置である。
【００２６】
ベローズ７５２は、処理容器７０１内を気密に保ち、載置台７０２の昇降によって伸縮する。昇降ピン７６２は、３本（図では２本のみ表示）の昇降ピンであり、昇降機構７７２により昇降する。昇降ピン７６２は、載置台７０２に設けられる孔７８２を介して、載置台７０２の表面にて突没する。昇降ピン７６２により、下方位置に位置する載置台７０２と、第２の搬送室４１における第２のウエハ搬送機構４２との間でウエハＷが受け渡される。排気ダクト７０３は、処理容器７０１の側壁の一部を構成する。排気ダクト７０３は、上方位置における載置台７０２の周囲を囲むように円環状に構成される。排気ダクト７０３には、真空ポンプなどにより構成される排気部７１３が接続される。排気部７１３は、排気ダクト７０３の内周面に周方向に沿って形成された開口部７２３を介して、載置台７０２上から流れ出たガスを排気する。
【００２７】
天板部材７０４は、処理容器７０１を構成する。天板部材７０４は、その下面に凹部が形成され、この凹部の中央側から外周側へ向けて末広がりの形状の傾斜面が形成されている。この傾斜面と、上方位置における載置台７０２の上面とによって囲まれた空間は、ウエハＷの処理空間７２４を構成する。傾斜面の外側には、載置台７０２のカバー部材７２２に対向するように平坦なリム７１４が設けられる。
【００２８】
天板部材７０４には、ガス供給路７３４，７４４が互いに区画されて設けられている。ガス供給路７３４，７４４の下流端は、処理空間７２４のウエハＷの中央部上に開口する。分散板７５４は、ウエハＷの中央部上に設けられる。分散板７５４は、各ガス供給路７３４，７４４から供給されたガスと衝突する。分散板７５４に衝突したガスの一部は、分散板７５４の下方に回り込んでウエハＷの中央部に到達する。残るガスは、分散板７５４に案内されて流れ方向を変え、処理空間７２４の天井部の傾斜面に案内されながら、天板部材７０４の中央部側から外周部側へ向け、径方向に沿って放射状に広がってウエハＷに供給される。上記のガス供給路７３４の上流端は分岐し、ＮＨ３（アンモニア）ガス供給源７０５、Ｎ２ガス供給源７１５に、それぞれ接続される。また、上記のガス供給路７４４の上流端は分岐し、Ｎ２ガス供給源７１５、ＴｉＣｌ４ガス供給源７２５に、それぞれ接続される。
【００２９】
また、成膜モジュール７１は、処理容器７０１の底部に、パージガス供給源７９１に接続されたパージガス供給路７９２を有する。パージガス供給路７９２は、処理容器７０１内に接続される。パージガス供給源７９１は、第２の搬送室４１のパージガス供給源４５と同様に、パージガス供給路７９２を介して、パージガスを処理容器７０１内に供給する。
【００３０】
パージガスは、パージガス供給源７９１からパージガス供給路７９２を介して、処理容器７０１内に流入する。処理容器７０１内に流入したパージガスは、処理容器７０１内の載置台７０２の下部空間２００に供給される。なお、載置台７０２の下部空間２００とは、ガス供給路７３４，７４４から供給される処理ガスで満たされない領域（ボトムエリア）である。
【００３１】
すなわち、成膜モジュール７１は、処理空間７２４以外の処理容器７０１内の下部空間２００にパージガスを供給し、ボトムパージを行う。この場合、パージガスのＨ２ガスの濃度は、処理ガス（プリカーサおよび反応ガス）との反応が許容できる程度であればよい。また、パージガスのＨ２ガスは、処理容器７０１内の酸化種の濃度より高い分圧であればよい。また、還元性ガスとしては、処理ガスとの反応が許容できる程度の他の還元性ガスであってもよい。これにより、下部空間２００に残存する水分子による、雰囲気の酸化力を低減することができる。言い換えると、成膜モジュール７１での処理が終了し、載置台７０２を動かした場合や、ゲートバルブＧを開放した場合における雰囲気の酸化力を低減することができる。
【００３２】
成膜モジュール７１〜７４は、図１に示すように、上記の第２の搬送室４１を囲むように設けられる。各成膜モジュール７１〜７４を構成する処理容器７０１と第２の搬送室４１とは、仕切り弁であるゲートバルブＧを介して各々接続される。各ゲートバルブＧは、互いに同様に構成され、代表して図２に示す成膜モジュール７１の処理容器７０１と第２の搬送室４１との間に介在するゲートバルブＧについて説明する。ゲートバルブＧは、バルブ本体Ｇ１を備え、バルブ本体Ｇ１が昇降することで、処理容器７０１と第２の搬送室４１とが互いに気密に区画された状態と、互いに連通した状態とが切り替えられる。図２では、互いに気密に区画された状態を示している。
【００３３】
また、第２の搬送室４１とロードロック室３１，３２の各々とについても、ゲートバルブＧを介して接続される。さらに、ロードロック室３１，３２の各々と、第１の搬送室１１とについても、ゲートバルブＧを介して接続される。これらのゲートバルブＧも、上記の成膜モジュール７１と第２の搬送室４１との間に介在するゲートバルブＧと同様に、隣接する室間が互いに気密に区画された状態と、互いに連通した状態とを切り替える。
【００３４】
ところで、真空処理装置１には、図１に示すように、例えばコンピュータである制御部１０が設けられている。制御部１０は、プログラム、メモリ、ＣＰＵなどを備えている。このプログラムには、制御部１０から真空処理装置１の各部に制御信号を送り、後述するウエハＷの搬送および成膜モジュール７１〜７４におけるウエハＷの処理を進行させるように命令（各ステップ）が組み込まれている。プログラムは、コンピュータ記憶媒体、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）、メモリーカードなどの記憶媒体に格納されて制御部１０にインストールされる。
【００３５】
［成膜モジュール７１における処理］
上記の成膜モジュール７１における処理の流れを説明する。また、図５および図６を用いてパージガスの流れについて説明する。図５は、成膜モジュールにおけるパージガスの流れの一例を示す図である。まず、予め処理容器７０１内を真空雰囲気に減圧した後、図５に示すように載置台７０２を受け渡し位置まで降下させる。そして、ゲートバルブＧを開放し、第２の搬送室４１に設けられた第２のウエハ搬送機構４２の搬送アームを進入させ、昇降ピン７６２との間でウエハＷの受け渡しを行う。しかる後、昇降ピン７６２を降下させ、ヒーター７１２によって既述の成膜温度に加熱された載置台７０２上にウエハＷを載置する。
【００３６】
このとき、図５に示すように、パージガス供給源７９１からは処理容器７０１内へと例えば１００〜１００００ｓｃｃｍ（０℃、１気圧基準）の範囲の１５００ｓｃｃｍのパージガス（Ｎ２＋Ｈ２ガス）が供給されている。パージガスは、処理容器７０１内の下部空間２００（ボトムエリア）内に流れ込み、処理容器７０１内を上昇して開口部７２３より排気される。
【００３７】
図６は、成膜モジュールにおけるパージガスの流れの他の一例を示す図である。載置台７０２上にウエハＷが載置されたら、ゲートバルブＧを閉じ、載置台７０２を処理位置まで上昇させて処理空間７２４を形成するとともに、処理容器７０１内の圧力を例えば４００Ｐａに調整する。次いで、所定の温度まで加熱されたウエハＷの表面に、ガス供給路７３４，７４４を介してＴｉＣｌ４ガス→Ｎ２ガス→ＮＨ３ガス→Ｎ２ガスの順に反応ガス（ＴｉＣｌ４ガス、ＮＨ３ガス）と置換用のガス（Ｎ２ガス）との供給を繰り返す。この結果、ウエハＷに吸着した反応ガスが互いに反応してＴｉＮ（窒化チタン）の分子層が形成され、この分子層が積層されてＴｉＮ膜が成膜される。
【００３８】
ウエハＷの成膜中も、処理容器７０１内の下部空間２００には、引き続きパージガス供給源７９１からパージガスが供給されている。そして、処理位置まで上昇させた載置台７０２の周囲には、排気ダクト７０３の一部が配置されていることから、処理容器７０１内は、載置台７０２の上部側の空間（処理空間７２４や排気ダクト７０３内の空間）と下部側の下部空間２００（ボトムエリア）とに区画された状態となっている。
【００３９】
下部空間２００に流れ込んだパージガスは、載置台７０２と排気ダクト７０３との隙間を介して排気ダクト７０３内に流れ込み、外部へと排出される。このように、下部空間２００にパージガスを流すことにより、残留した水分子（Ｈ２Ｏ）を除去し、下部空間２００における雰囲気の酸化力を低減することができる。また、下部空間２００にパージガスを流すことにより、処理空間７２４から反応ガスが処理容器７０１の下方側へと侵入することを抑えることができる。
【００４０】
こうして上述の反応ガスや置換ガスの供給サイクルを数十回〜数百回程度繰り返し、所望の膜厚の窒化チタンの膜を成膜したら、反応ガスおよび置換ガスの供給を停止し、処理容器７０１内の真空排気を停止して載置台７０２を降下させ、ゲートバルブＧを開いてウエハＷを取り出す。下部空間２００は、還元性のパージガスで置換されているため、残存する水分子による、雰囲気の酸化力を低減することができる。言い換えると、成膜モジュール７１での処理が終了し、載置台７０２を動かした場合や、ゲートバルブＧを開放した場合における雰囲気の酸化力を低減することができる。
【００４１】
［処理方法］
続いて、真空処理装置１全体のウエハＷの処理について説明する。載置台１２に載置されたキャリアＣに格納されたウエハＷは、第１の搬送室１１→アライメント室２０→ロードロック室３１または３２→第２の搬送室４１→成膜モジュール７１〜７４のいずれかの順で搬送され、その表面にＴｉＮ膜が形成される。ＴｉＮ膜が形成されたウエハＷは、第２の搬送室４１→ロードロック室３１または３２→第１の搬送室１１の順で搬送されて、キャリアＣに戻される。このとき、ウエハＷは、パージガスによるＨ２を含む雰囲気内を搬送されるので、ウエハＷ表面の酸化が抑制される。なお、パージガスは、真空処理装置１の動作中に、成膜モジュール７１〜７４、ロードロック室３１，３２および第２の搬送室４１に対して常時供給してもよいし、ウエハＷが存在する場合に供給するようにしてもよい。また、上記の実施形態において、ＦＦＵ１６、ガス供給管３７，４４、および、パージガス供給路７９２等におけるＨ２濃度をＨ２とＮ２の流量比などで検知し、真空処理装置１の各部に導入する時点で設定濃度を上回る場合には、真空処理装置１や真空処理室（処理容器７０１）の動作の停止、および、Ｈ２ガスの導入の遮断のうち、１つまたは複数を実行するようにしてもよい。
【００４２】
また、上記の実施形態において、成膜モジュール７１〜７４、ロードロック室３１，３２および第２の搬送室４１に、Ｈ２ガスの濃度を検出するセンサを設けてもよい。この場合、真空処理装置１は、当該センサが燃焼下限以上の濃度のＨ２ガスを検出した場合に、自身の動作を停止するようにしてもよい。
【００４３】
以上、本実施形態によれば、真空処理装置１は、成膜モジュール７１と、ロードロック室３１，３２と、真空搬送室（第２の搬送室４１）と、ガス供給部（ＦＦＵ１６、パージガス供給源３６，４５，７９１等）とを有する。成膜モジュール７１は、真空雰囲気下で基板に対して処理を行う真空処理室（処理容器７０１）を含む。ロードロック室３１，３２は、真空雰囲気と常圧雰囲気との間で雰囲気を切り替える。真空搬送室は、真空処理室とロードロック室３１，３２との間に仕切り弁を介して設けられ、基板搬送機構（第２のウエハ搬送機構４２）により真空処理室とロードロック室３１，３２との間で、基板を搬送する。ガス供給部は、真空処理室と、ロードロック室３１，３２と、真空搬送室とのうち、少なくとも１つに還元性ガスを含むパージガスを供給する。その結果、雰囲気の酸化力を低減することができる。
【００４４】
また、本実施形態によれば、ガス供給部は、真空処理室、ロードロック室３１，３２および真空搬送室のうち、１つまたは複数の室に基板が存在する場合に、パージガスを供給する。その結果、パージガスの使用量を低減することができる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、パージガスは、真空処理室において、処理に用いる処理ガスで満たされない領域に供給される。その結果、真空処理室においても雰囲気の酸化力を低減することができる。また、処理後に搬送する際の酸化を低減することができる。
【００４６】
また、本実施形態によれば、パージガスは、Ｎ２ガスまたは希ガスにＨ２ガスを混合したガスである。その結果、雰囲気の酸化力を低減することができる。
【００４７】
また、本実施形態によれば、パージガスは、Ｈ２ガスの濃度が燃焼下限未満の濃度である。その結果、パージガスを可燃性ガスとして扱わなくてもよくなる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、真空処理装置１は、さらに、真空処理室、ロードロック室および真空搬送室に、Ｈ２ガスの濃度を検出するセンサを有する。真空処理装置１は、センサが燃焼下限以上の濃度のＨ２ガスを検出した場合に、真空処理装置１の動作の停止、および、Ｈ２ガスの導入の遮断のうち、１つまたは複数を実行する。その結果、安全性を向上することができる。
【００４９】
また、本実施形態によれば、真空処理装置１は、さらに、真空処理室に、混合ガスの流量比を検出する検出手段を有する。真空処理装置１は、検出手段が検出した流量比に基づいて、Ｈ２ガスの設定濃度以上の濃度を検出した場合に、真空処理室の動作の停止、および、Ｈ２ガスの導入の遮断のうち、１つまたは複数を実行する。その結果、安全性を向上することができる。
【００５０】
また、本実施形態によれば、Ｎ２ガスまたは希ガスは、ピュリファイヤーを用いて酸化種が低減されたガスである。その結果、雰囲気の酸化力をより低減することができる。
【００５１】
また、本実施形態によれば、酸化種は、Ｏ２およびＨ２Ｏのうち、１つまたは複数である。その結果、雰囲気の酸化力をより低減することができる。
【００５２】
また、本実施形態によれば、真空処理装置１は、さらに、ロードロック室３１，３２を介して基板を搬入および搬出する搬送室（第１の搬送室１１）を有する。また、搬送室は、上方にファンフィルタユニット１６を有する。ファンフィルタユニット１６は、還元性ガスを含むパージガスを搬送室の上方から下方に向けて供給する。その結果、常圧搬送室においても、雰囲気の酸化力を低減することができる。
【００５３】
今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形体で省略、置換、変更されてもよい。
【００５４】
また、上記した実施形態の真空処理装置１では、排気口４７を１つとしたが、これに限定されない。第２の搬送室４１の底面に、複数の排気口４７を分散して開口し、各排気口４７に排気管４８の一端が接続され、各排気管４８の他端は合流して、ドライポンプ４９に接続されるようにしてもよい。つまり、排気管４８は、マニホールドとして構成されている。また、ロードロック室３１，３２についても、マニホールドを備えるように構成してもよい。なお、このように排気口４７を複数設けた場合、ドライポンプ４９も複数設け、各排気口４７を各ドライポンプ４９に個別に接続し、各ドライポンプ４９により互いに同じ排気量で排気してもよい。
【００５５】
また、上記した実施形態の真空処理装置１では、成膜モジュール７１〜７４としてＡＬＤを行う成膜モジュールを一例として説明したが、これに限定されない。例えば、ＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）やＰＥＣＶＤ（Plasma  Enhanced  Chemical  Vapor  Deposition）によって、ＴｉＮ膜形成する成膜モジュールを接続してもよい。また、例えば、ドライエッチングを行うエッチングモジュールを第２の搬送室４１に接続してもよい。ドライエッチングにより表面にＴｉＮ膜が露出したウエハＷを、第２の搬送室４１、ロードロック室３１，３２を介してキャリアＣに搬送する場合に、第２の搬送室４１およびロードロック室３１，３２においてウエハＷ表面全体でＴｉＮ膜の酸化を抑えることができる。さらに、成膜モジュール７１〜７４の代わりにＰＶＤ（Physical  Vapor  Deposition）によってＴｉＮ膜を形成する成膜モジュールを接続してもよい。また、上記した実施形態では、ＴｉＮ膜の形成を例に記載したが、ＴｉＮ膜に限らず、金属膜（例えば、Ｗ含有膜、Ｔａ含有膜など）やシリコンを含む絶縁膜（例えば、Ｓｉ膜やＳｉＮ膜など）であってもよく、本来、形成される膜の酸化が防止されていればよい。
【００５６】
また、上記した実施形態の真空処理装置１では、第２の搬送室４１には、成膜モジュール７１〜７４と、ロードロック室３１，３２とが接続されたが、これに限定されない。例えば、上記の真空処理装置１において、ＴｉＮ膜形成後の後処理を行う後処理モジュールを第２の搬送室４１に接続し、成膜モジュール７１でＴｉＮ膜を形成したウエハＷを、第２の搬送室４１から当該後処理モジュールへ搬送するようにしてもよい。その場合もウエハＷが第２の搬送室４１に搬送されてから、後処理モジュールへ搬送されるまでの間、ウエハＷの表面全体で酸化を抑制することができる。また、プリクリーンを行う前洗浄装置を第２の搬送室４１に接続するようにしてもよい。この場合、ウエハＷに設けられたコンタクト等の露出したＳｉや金属の酸化を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１  真空処理装置
１１  第１の搬送室（常圧搬送室）
１４  第１のウエハ搬送機構
１６  ファンフィルタユニット（ＦＦＵ）
１７  排気口
１８  排気管
１９  排気機構
２０  アライメント室
３１，３２  ロードロック室
３５，４３  供給口
３６，４５  パージガス供給源
４１  第２の搬送室（真空搬送室）
４２  第２のウエハ搬送機構
３７，４４  ガス供給管
７１〜７４  成膜モジュール
Ｇ  ゲートバルブ
Ｗ  ウエハ
【図１】
2020191326.tif 000009
【図２】
2020191326.tif 000010
【図３】
2020191326.tif 000011
【図４】
2020191326.tif 000012
【図５】
2020191326.tif 000013
【図６】
2020191326.tif 000014