(57)【要約】【課題】  基板搬送時、基板処理室へ大気中の酸素が流入するのを抑制して、酸化反応を無くすことを可能とする。【解決手段】  ウェハ（被処理基板）２００を処理する基板処理室２０１と、基板処理室２０１にゲートバルブ（弁部）２４４を介して接続されたロードロックチャンバ（真空室）１０１と、ゲートバルブ２４４の開閉を制御する制御部と、を備える。ゲートバルブ２４４は、ゲートバルブ２４４が開いた状態では、基板処理室２０１とロードロックチャンバ１０１を連通する開口部を形成して、基板処理室２０１に対してウェハ２００を搬入または／および搬出することを可能とし、ゲートバルブ２４４が閉じた状態では、基板処理室２０１とロードロックチャンバ１０１とを遮断するよう構成される。制御部は、さらにゲートバルブ２４４を開く前に、基板処理室２０１内を予めＨｅプラズマまたはＮｅプラズマに置換しておくよう制御する。【選択図】  図２
2006278619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板を処理する基板処理室と、
前記基板処理室に弁部を介して接続された真空室と、
前記弁部の開閉を制御する制御部と、
を備え、
前記弁部は、前記弁部が開いた状態では、前記基板処理室と前記真空室を連通する開口部を形成して、前記基板処理室に対して前記被処理基板を搬入または／および搬出することを可能とし、前記弁部が閉じた状態では、前記基板処理室と前記真空室とを遮断するよう構成され、
前記制御部は、さらに前記弁部を開く前に、前記基板処理室内を予めＨｅプラズマまたはＮｅプラズマに置換しておくよう制御するものであることを特徴とした半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体製造装置に係り、特に真空室から弁部を介して基板処理室へ基板を搬送する搬送シーケンス制御に好適なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体製造装置は、大気搬送室と、大気搬送室に接続されるロードロックチャンバ（真空室）と、ロードロックチャンバに接続される基板処理室とを備え、プロセスシーケンスを実行して基板を処理する。
【０００３】
図４に、このような半導体製造装置のプロセスシーケンスに至るまでの基板搬送シーケンス図を示す。図４（ａ）はロードロックチャンバにおけるシーケンス図、図４（ｂ）は基板処理室におけるシーケンス図である。ここで、プロセスシーケンスは、窒素（Ｎ2）ガスを流して基板上に窒化膜を形成する処理である。なお図中のイベント欄における「←」記号は、イベント内容が左の内容と同じであることを意味する。
【０００４】
（ＳＴＥＰ１）
ロードロックチャンバでは、大気圧下にあるロードロックチャンバに大気搬送室から基板が搬送される（大気搬送）。
但し、ロードロックチャンバへの大気搬送の際には、基板処理室では、Ｎ2ガスを流しながら基板処理室内の圧力を搬送圧力である１００Ｐａに保っている（Ｎ2 １００Ｐａ調圧）。
【０００５】
（ＳＴＥＰ２）
ロードロックチャンバでは、大気搬送後、ロードロックチャンバ内の圧力が搬送圧力である１００Ｐａとなるようロードロックチャンバ内の真空引きを行う（エバック）。
基板処理室では、引き続きＮ2ガスを流しながら基板処理室内の圧力を１００Ｐａに保っている。
【０００６】
（ＳＴＥＰ３）
ロードロックチャンバでは、ロードロックチャンバ内の圧力が搬送圧力である１００Ｐａに到達したら、その時点からＮ2ガスをロードロックチャンバ内に流しながら、ロードロックチャンバ内の圧力を１００Ｐａに保つ（Ｎ2 １００Ｐａ調圧）。
基板処理室では、引き続きＮ2ガスを流しながら基板処理室内の圧力を１００Ｐａに保っている。
【０００７】
（ＳＴＥＰ４）
基板処理室とロードロックチャンバとを連通して、Ｎ2ガスにより１００Ｐａに保たれている基板処理室に、同じくＮ2ガスにより１００Ｐａに保たれているロードロックチャンバから基板が搬送される（搬送）。
【０００８】
（ＳＴＥＰ５）
基板搬送後、基板処理室とロードロックチャンバとの連通を断つ。ロードロックチャンバでは、Ｎ2ガスを流しロードロックチャンバ内の圧力を１００Ｐａに保ったまま、基板の搬送を終了する（搬送終了）。
基板が搬送された基板処理室では、Ｎ2ガスの供給を一旦止め、基板処理室内の真空引きを行って基板処理室内を高真空とする（エバック）。
上記ＳＴＥＰ１〜５により、基板搬送シーケンスを終了する。
【０００９】
基板搬送シーケンス終了後、基板処理室では、再度、反応ガスであるＮ2ガスを流し、Ｎ2ガスによる圧力コントロールを行い、基板処理のプロセスシーケンスに移る（プロセスシーケンススタート）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した従来の装置では、真空室の圧力を大気から１００Ｐａの搬送状態にするまで、１００Ｐａよりも低圧の高真空に引いてからＮ2ガスによる調圧処理をするわけではないので（真空室を一度も高真空に真空引きしていないので）、真空室に大気中の酸素（Ｏ2）が残留し、基板搬送時、残留したＯ2が基板処理室内に流入し、それにより基板処理中に酸化反応が同時に起こり、基板の特性を著しく悪化させるという問題があった。
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、基板搬送時に基板処理室へ大気中の酸素が流入するのを抑制して、酸化反応を無くすことが可能な半導体製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明は、被処理基板を処理する基板処理室と、前記基板処理室に弁部を介して接続された真空室と、前記弁部の開閉を制御する制御部と、を備え、前記弁部は、前記弁部が開いた状態では、前記基板処理室と前記真空室を連通する開口部を形成して、前記基板処理室に対して前記被処理基板を搬入または／および搬出することを可能とし、前記弁部が閉じた状態では、前記基板処理室と前記真空室とを遮断するよう構成され、前記制御部は、さらに前記弁部を開く前に、前記基板処理室内を予めＨｅプラズマまたはＮｅプラズマに置換しておくよう制御するものであることを特徴とした半導体製造装置である。
本発明によれば、真空室に含まれる酸素が基板処理室に混入するのを効果的に抑制することができる。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、前記制御部が、前記弁部を開く前に、さらに真空室内をＨｅガスまたはＮｅガスに置換する半導体製造装置である。
本発明によれば、真空室に含まれる酸素が基板処理室に混入するのを、より効果的に抑制することができる。
【００１３】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記ＨｅプラズマまたはＮｅプラズマは、被処理基板に所定のプラズマ処理を施すためのプラズマ生成手段を使って、ＨｅガスまたはＮｅガスをプラズマ放電することにより得ることを特徴とする半導体製造装置である。
基板処理室をＨｅプラズマまたはＮｅプラズマで置換するためには、Ｈｅガス用またはＮｅガス用のプラズマ生成手段を必要とするが、本発明によれば被処理基板プラズマ処理用のプラズマ生成手段を用いるので、Ｈｅガス用またはＮｅガス用プラズマ生成手段を別個に必要としない。
【００１４】
第４の発明は、第１ないし第３の発明において、前記制御部が、前記基板処理室と前記真空室とを減圧下で用いるよう制御する半導体製造装置である。
本発明のように、基板処理室と前記真空室とを減圧下で用いて大気中の酸素を追い出すようにすれば、真空室に含まれる酸素が基板処理室に混入するのを、より一層効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、基板搬送時、基板処理室へ大気中の酸素が流入するのを抑制し、酸化反応を無くすことができ、基板の特性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明の半導体製造装置をインライン型半導体製造装置に適用した実施の形態を示す。図２はインライン型半導体製造装置の構成例を示す。
【００１７】
インライン型半導体製造装置は、大気搬送室としての大気ローダ１２５と、大気ローダ１２５に接続される２台の真空室としてのロードロックチャンバ１０１と、各ロードロックチャンバ１０１にインライン接続される２台の基板処理室２０１とを備える。このインライン型半導体製造装置は、２台のロードロックチャンバ１０１、及び２台の基板処理室２０１を備えて、ウェハ２００を並列処理できるようになっている。
なお、２台のロードロックチャンバ１０１及び２台の基板処理室２０１は、それぞれ構成が同じであるため、以下の説明では、これらをまとめて説明する。
【００１８】
大気ローダ１２５は、ロードロックチャンバ１０１にロードドア１４４を介して接続されている。この大気ローダ１２５に、基板収納部としての２台のカセットフープ１３０が載置されている。カセットフープ１３０は、複数枚のウェハ２００が保持可能であり、半導体製造装置外部と受渡し可能に構成されている。大気ローダ１２５には、搬送手段としての大気ロボット１２０が設けられ、カセットフープ１３０とロードロックチャンバ１０１との間でウェハ２００を搬送することが可能になっている。
【００１９】
ロードロックチャンバ１０１は、搬送手段として耐プラズマ性のある真空ロボット１１０を備えており、基板処理室２０１とロードロックチャンバ１０１間とでウェハ２００を搬送することが可能になっている。このロードロックチャンバ１０１には、図示していないが、バルブを備えたＨｅガス導入機構、圧力調整器および真空ポンプを備えた排気機構等が設けられ、ロードロックチャンバ１０１にヘリウム（Ｈｅ）ガスを供給しつつ排気することが可能になっている。ロードロックチャンバ１０１は、排気機構によりチャンバ内圧力を真空又は大気圧に制御することが可能に構成されている。
【００２０】
基板処理室２０１は、室内圧力を真空に制御することが可能に構成されている。この基板処理室２０１は、化学反応（ＣＶＤ）による成膜などの処理をウェハ２００に施して付加価値を与える機能をもっている。また、図示しないが、バルブを備えたガス導入機構、圧力調整器および真空ポンプを備えた排気機構、および温度制御機構、プラズマ生成手段としてのプラズマ放電機構など成膜方式に合せた機構をもっている。
【００２１】
また、基板処理室２０１は、弁部であるゲートバルブ２４４を介してロードロックチャンバ１０１に接続されている。このゲートバルブ２４４は、ゲートバルブ２４４が開いた状態では、開口部２４５を介して基板処理室２０１に対してウェハ２００を搬入または／および搬出することを可能とし、ゲートバルブ２４４が閉じた状態では、開口部２４５を遮断するよう構成されている。
【００２２】
上述した真空ロボット１１０、大気ロボット１２０、ゲートバルブ２４４、ロードドア１４４、および基板処理室２０１のガス導入機構、排気機構、温度制御機構、およびプラズマ放電機構等は、後述する制御部により制御するようになっている。
【００２３】
また、制御部は、２つの基板処理室２０１での処理が早く済んだ基板処理室２０１からロードロックチャンバ１０１に処理済みのウェハ２００を搬送するよう大気ロボット１２０を制御する。また、処理済みのウェハ２００がロードロックチャンバ１０１に搬送されたことを検知すると、ロードロックチャンバ１０１を真空圧から大気圧に復帰するよう制御するとともに、処理済みウェハ２００の搬送されたロードロックチャンバ１０１に対して未処理ウェハ２００を搬送するために、この大気圧復帰制御と並行して、カセットフープ１３０から次の未処理ウェハ２００を大気ローダ１２５に搬送して待機させるよう真空ロボット１１０を制御するようになっている。
【００２４】
次に、上述した半導体製造装置の一部を構成する基板処理室２０１を、プラズマ処理炉を例にとって説明する。このプラズマ処理炉では、主に基板の窒化、酸窒化を行う。
本発明のプラズマ処理炉は、電界と磁界により高密度プラズマを生成できる変形マグネトロン型プラズマ源（Modified Magnetron Typed Plasma Source）を用いてウェハ等の基板をプラズマ処理する基板処理炉（以下、ＭＭＴ装置と称する）である。このＭＭＴ装置は、気密性を確保した処理室に基板を設置し、シャワープレートを介して反応ガスを処理室に導入し、処理室をある一定の圧力に保ち、放電用電極に高周波電力を供給して電界を形成するとともに磁界をかけてマグネトロン放電を起こす。放電用電極から放出された電子がドリフトしながらサイクロイド運動を続けて周回することにより長寿命となって電離生成率を高めるので高密度プラズマを生成できる。このように反応ガスを励起分解させて基板表面を酸化または窒化等の拡散処理、または基板表面に薄膜を形成する、または基板表面をエッチングする等、基板へ各種のプラズマ処理を施すことができる。
【００２５】
図３に、このようなＭＭＴ装置の概略構成図を示す。ＭＭＴ装置は、第２の容器である下側容器２１１と、該下側容器２１１の上に被せられる第１の容器である上側容器２１０とから基板処理室２０１が形成されている。上側容器２１０はドーム型の酸化アルミニウム又は石英で形成されており、下側容器２１１はアルミニウムで形成されている。また後述するヒータ一体型の基板保持手段であるサセプタ２１７を窒化アルミニウムや、セラミックス又は石英で構成することによって、処理の際に膜中に取り込まれる金属汚染を低減している。
【００２６】
上側容器２１０の上部にはガス分散空間であるバッファ室２３７を形成するシャワーヘッド２３６が設けられ、シャワーヘッド上壁にはガス導入用の導入口であるガス導入口２３４が設けられ、下壁はガスを噴出する噴出孔であるガス噴出孔２３４ａを有するシャワープレート２４０からなっており、前記ガス導入口２３４は、ガスを供給する供給管であるガス供給管２３２により開閉弁であるバルブ２４３ａ流量制御手段であるマスフローコントローラ２４１を介して図中省略の反応ガス２３０のガスボンベに繋がっている。シャワーヘッド２３６から反応ガス２３０が基板処理室２０１に供給され、また、サセプタ２１７の周囲から基板処理室２０１の底方向へ基板処理後のガスが流れるように下側容器２１１の側壁にガスを排気する排気口である排気口２３５が設けられている。排気口２３５はガスを排気する排気管であるガス排気管２３１により自動圧力調整器であるＡＰＣ２４２、開閉弁であるバルブ２４３ｂを介して排気装置である真空ポンプ２４６に接続されている。真空ポンプ２４６は例えばターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）で構成される。
上述したマスフローコントローラ２４１、バルブ２４３ａ、ガス供給管２３２、ガス導入口２３４、シャワーヘッド２３６からガス導入機構が構成される。また、上述したガス排気管２３１、ＡＰＣ２４２、バルブ２４３ｂ、真空ポンプ２４６から排気機構が構成される。
【００２７】
供給される反応ガス２３０を励起させる放電手段として断面が筒状であり、好適には円筒状の第１の電極である筒状電極２１５が設けられる。筒状電極２１５は基板処理室２０１の外周に設置されて基板処理室２０１内のプラズマ生成領域２２４を囲んでいる。筒状電極２１５にはインピーダンスの整合を行う整合器２７２を介して高周波電力印加する高周波電源２７３が接続されている。
【００２８】
また、筒状磁界形成手段２１６は例えば筒状磁石で構成されて、筒状電極２１５の外表面に配置される。これにより、筒状電極２１５の内周面に沿って筒軸方向に磁力線を形成するようになっている。上記筒状電極２１５、筒状磁界形成手段２１６、整合器２７２、及び高周波電源２７３からプラズマ放電機構が構成される。
【００２９】
基板処理室２０１の底側中央には、被処理基板であるウェハ２００を保持するための基板保持手段としてサセプタ２１７が配置されている。サセプタ２１７はウェハ２００を加熱できるようになっている。サセプタ２１７は、例えば窒化アルミニウムで構成され、内部に加熱手段としてのヒータ（図中省略）が一体的に埋め込まれている。ヒータは電力が印加されてウェハ２００を５００℃程度にまで加熱できるようになっている。
上記サセプタ２１７の内部に一体的に埋め込まれている図示しないヒータ、及びヒータに電力を供給する電源から温度制御機構が構成される。
【００３０】
また、サセプタ２１７の内部には、さらにインピーダンスを可変するための電極である第２の電極も装備されており、この第２の電極がインピーダンス可変機構２７４を介して接地されている。インピーダンス可変機構２７４は、コイルや可変コンデンサから構成され、コイルのパターン数や可変コンデンサの容量値を制御することによって、上記電極及びサセプタ２１７を介してウェハ２００の電位を制御できるようになっている。
【００３１】
ウェハ２００をマグネトロン型プラズマ源でのマグネトロン放電により処理するための処理炉２０２は、少なくとも前記基板処理室２０１、サセプタ２１７、筒状電極２１５、筒状磁界形成手段２１６、シャワーヘッド２３６、及び排気口２３５から構成されており、基板処理室２０１でウェハ２００をプラズマ処理することが可能となっている。
【００３２】
筒状電極２１５及び筒状磁界形成手段２１６の周囲には、この筒状電極２１５及び筒状磁界形成手段２１６で形成される電界や磁界を外部環境や他処理炉等の装置に悪影響を及ぼさないように、電界や磁界を有効に遮蔽する遮蔽板２２３が設けられている。
【００３３】
サセプタ２１７は下側容器２１１と絶縁され、サセプタ２１７を昇降させる昇降手段であるサセプタ昇降機構２６８が設けられている。またサセプタ２１７には貫通孔２１７ａを有し、下側容器２１１底面にはウェハ２００を突上げるための基板突上手段であるウェハ突上げピン２６６が少なくとも３箇所に設けられている。そして、サセプタ昇降機構２６８によりサセプタ２１７が下降させられた時にはウェハ突上げピン２６６がサセプタ２１７と非接触な状態で貫通孔２１７ａを突き抜けるような位置関係となるよう、貫通孔２１７ａ及びウェハ突上げピン２６６が設けられる。
【００３４】
また、基板処理室２０１を構成する下側容器２１１の側壁には弁部となるゲートバルブ２４４を介して真空室としてのロードロックチャンバ１０１（図２参照）が接続されている。ゲートバルブ２４４は、ゲートバルブ２４４が開いた状態では、基板処理室２０１とロードロックチャンバ１０１を連通する開口部２４５が形成されて、基板処理室２０１に対してウェハ２００を搬入、または／および搬出することが可能となり、ゲートバルブ２４４が閉じた状態では、基板処理室２０１とロードロックチャンバ１０１とを遮断して、基板処理室２０１を気密に閉じることができるよう構成されている。また、ゲートバルブ２４４が開いている時には、真空ロボット１１０（図２参照）により、基板処理室２０１へウェハ２００が搬入、または搬出されるよう構成されている。
【００３５】
また、制御部であるコントローラ１２１は高周波電源２７３、整合器２７２、バルブ２４３ａ、マスフローコントローラ２４１、ＡＰＣ２４２、バルブ２４３ｂ、真空ポンプ２４６、サセプタ昇降機構２６８、ゲートバルブ２４４、サセプタに埋め込まれたヒータに電力を供給する電源と接続し、それぞれを制御している。
【００３６】
上述したようにインライン型半導体製造装置は、ロードロックチャンバ１０１にＨｅガスを流せるガス導入機構と耐プラズマ性のある真空ロボット１１０を有し、基板処理室２０１にＨｅガスを流せるガス導入機構、排気機構、温度制御機構、およびプラズマ放電機構等を有する。
【００３７】
次に、上記のような構成において、ウェハ２００表面に、又はウェハ２００上に形成された下地膜の表面に所定のプラズマ処理を施す方法について説明する。膜種は、窒化珪素膜としているが、リンドープポリシリコン膜等についても適用可能である。本方法では、基板搬送シーケンスの後、プロセスシーケンスが行われる。ここでは、１台のロードロックチャンバ１０１と１台の基板処理室２０１とを使用して、単列でインライン処理する場合について説明する。
【００３８】
図１に本実施の形態の基板搬送シーケンスを示す。図１（ａ）はロードロックチャンバ１０１の搬送シーケンス図、図１（ｂ）は基板処理室２０１の搬送シーケンス図である。
【００３９】
（ＳＴＥＰ１）
ロードロックチャンバ１０１では、コントローラ１２１により大気ロボット１２０を制御して、カセットフープ１３０から大気圧下のロードロックチャンバ１０１に大気ローダ１２５を介してウェハ２００を搬送する（大気搬送）。
基板処理室２０１では、コントローラ１２１の制御により、ガス導入口２３４から基板処理室２０１内にＨｅガスを供給しつつガス排気管２３１から排気して、基板処理室２０１にＨｅガスが常時所定流量流れるようにする。このときコントローラ１２１で、真空ポンプ２４６、ＡＰＣ２４２を制御することにより、基板処理室２０１内を所定の圧力例えば１００Ｐａの調圧状態に保っておく。また、コントローラ１２１の制御により、プラズマ放電機構に所定のＲＦ電力例えば１００Ｗを印加し、基板処理室２０１内を常時プラズマ放電状態にして、基板処理室２０１とロードロックチャンバ１０１の間のゲートバルブ２４４を開く前から、基板処理室２０１内の雰囲気を予めＨｅプラズマに置換しておく（Ｈｅ ＲＦ放電）。
【００４０】
（ＳＴＥＰ２〜ＳＴＥＰ３）
ロードロックチャンバ１０１では、ロードロックチャンバ１０１へウェハ２００の大気搬送を行った後、コントローラ１２１による制御により、排気機構を制御してロードロックチャンバ１０１内を大気圧から高真空圧である１０-3Ｐａになるまで真空引きを行う（エバック）。
基板処理室２０１では、１００Ｐａの圧力下で、前述したＨｅ ＲＦ放電を継続する。
【００４１】
（ＳＴＥＰ４）
エバック後、コントローラ１２１により排気機構を制御しつつ、ガス導入機構を制御してＨｅガスを所定流量例えば１ｓｌｍ流し、この状態を維持する（Ｈｅ  Ｆｌｏｗ）。Ｈｅガスを流すことにより、ロードロックチャンバ１０１内の圧力が高真空圧より上昇する。
基板処理室２０１では、１００Ｐａの圧力下で、Ｈｅ ＲＦ放電を継続する。
（ＳＴＥＰ５）
コントローラ１２１によりガス導入機構を制御して、ロードロックチャンバ１０１内にＨｅガスを所定時間例えば１分間流した後、ロードロックチャンバ１０１内を所定圧力、例えば１０Ｐａに調圧し、その状態で待機させる（Ｈｅ １０Ｐａ調圧）。
基板処理室２０１では、１００Ｐａの圧力下で、Ｈｅ ＲＦ放電を継続する。
【００４２】
（ＳＴＥＰ６）
コントローラ１２１の制御により、Ｈｅプラズマで置換されている基板処理室２０１と、Ｈｅガスを流しているロードロックチャンバ１０１の間のゲートバルブ２４４を開き、真空ロボット１１０によりウェハ２００をロードロックチャンバ１０１から開口部２４５を介して基板処理室２０１に搬送する（搬送）。
ここで、ゲートバルブ２４４を開くと、基板処理室２０１内の圧力とロードロックチャンバ１０１内の圧力は同圧化される。基板処理室２０１内の圧力１００Ｐａが、ロードロックチャンバ１０１の圧力１０Ｐａよりも高いので、雰囲気ガスが基板処理室２０１内の基板処理室２０１からロードロックチャンバ１０１へは流れても、ロードロックチャンバ１０１から基板処理室２０１へは流れない。
【００４３】
このＳＴＥＰ６の搬送を、図３を用いて具体的に説明する。
ゲートバルブ２４４が開くと、ウェハ２００は処理炉２０２を構成する基板処理室２０１の外部のロードロックチャンバ１０１から、ウェハ２００を搬送する真空ロボット１１０（図２参照）によって、開口部２４５を介して基板処理室２０１に搬入され、サセプタ２１７上に搬送される。まずサセプタ２１７が下った状態になっており、ウェハ突上げピン２６６の先端がサセプタ２１７の貫通孔２１７ａを通過してサセプタ２１７表面よりも所定の高さ分だけ突き出された状態で、下側容器２１１に設けられたゲートバルブ２４４が開き、真空ロボット１１０によってウェハ２００をウェハ突上げピンの先端に載置する。真空ロボット１１０が基板処理室２０１外のロードロックチャンバ１０１へ退避すると、ゲートバルブ２４４が閉まり、サセプタ２１７がサセプタ昇降機構２６８により上昇すると、サセプタ２１７上面にウェハ２００を載置することができ、更にウェハ２００を処理する位置まで上昇する。
サセプタ２１７はヒータによって予め加熱されており、搬入されたウェハ２００を室温〜５００℃の範囲内でウェハ処理温度に加熱する。
【００４４】
（ＳＴＥＰ７）
基板搬送後、ゲートバルブ２４４が閉まったままの状態となり、基板処理室２０１とロードロックチャンバ１０１との連通を断っている。ロードロックチャンバ１０１では、Ｈｅ2ガスを流しロードロックチャンバ内の圧力を所定の減圧値に保ったまま、ウェハの搬送を終了する（搬送終了）。
基板処理室２０１では、基板搬送後、コントローラ１２１の制御により、Ｈｅガスの供給を停止すると共に、ＲＦ電力の印加を止めてプラズマ放電をオフにし、真空ポンプ２４６、及びＡＰＣ２４２を用いて基板処理室２０１内の圧力を、１０-3〜１０2Ｐａの範囲内、好ましくは１０-3Ｐａまで真空引きして、その圧力を維持する（ＲＦ  ＯＦＦ／エバック）。
このようにしてロードロックチャンバ１０１から基板処理室２０１への基板搬送シーケンスを終了する。
【００４５】
基板搬送シーケンス後、基板処理室２０１では、反応ガスであるＮ2ガスを流し、Ｎ2ガスによる調圧作業を行い、基板処理のプロセスシーケンスに移る（プロセスシーケンススタート）。このプロセスシーケンスでは、コントローラ１２１の制御により、再びプラズマ放電機構に所定のＲＦ電力例えば１００Ｗを印加し、基板処理室２０１内をプラズマ放電状態にし、Ｎ2プラズマによりウェハ上に窒化珪素膜を形成する。このプロセスシーケンスを図３を用いて具体的に説明する。
【００４６】
ウェハ２００を、サセプタ２１７を介してヒータによって処理温度に加熱したら、ガス導入口２３４からシャワープレート２４０のガス噴出孔２３４ａを介して、反応ガスである窒素Ｎ2ガスを基板処理室２０１に配置されているウェハ２００の上面（処理面）に向けてシャワー状に導入する。このときのガス流量は１００〜１０００ｓｃｃｍの範囲である。同時に筒状電極２１５に高周波電源２７３から整合器２７２を介して高周波電力を印加する。印加する電力は、５０〜１０００Ｗの範囲内の出力値を投入する。このときインピーダンス可変機構２７４は予め所望のインピーダンス値に制御しておく。
【００４７】
筒状磁界形成手段２１６の磁界の影響を受けてマグネトロン放電が発生し、ウェハ２００の上方空間に電荷をトラップしてプラズマ生成領域２２４に高密度プラズマが生成される。そして、生成された高密度プラズマにより、サセプタ２１７上のウェハ２００の表面に窒化珪素膜が形成される。窒化膜形成後、基板搬入と逆の手順でウェハ２００を基板処理室２０１から真空ロボット１１０でロードロックチャンバ１０１内に搬出し、ゲートバルブ２４４を閉じて基板処理室２０１を密閉する。ウェハが冷えるまで所定位置で待機させ、所定温度まで冷却されると、大気ロボット１２０によりウェハ２００をカセットフープ１３０に回収する。
これにより成膜シーケンスを終了する。
【００４８】
なお、コントローラ１２１により高周波電源２７３の電力ＯＮ・ＯＦＦ、整合器２７２の調整、バルブ２４３ａの開閉、マスフローコントローラ２４１の流量、ＡＰＣ２４２の弁開度、バルブ２４３ｂの開閉、真空ポンプ２４６の起動・停止、サセプタ昇降機構２６８の昇降動作、ゲートバルブ２４４の開閉、サセプタに埋め込まれたヒータに電力を印加する電源への電力ＯＮ・ＯＦＦをそれぞれを制御している。
【００４９】
上記成膜シーケンスにより得られたウェハの窒化珪素膜の膜中分析をしたところ、膜中の酸素濃度を従来の半分に抑制することができた。膜中の酸素濃度が半減するメカニズムは不明であるが、基板処理室をＮ2雰囲気とする従来のものでは、ロードロックチャンバ１０１内の残留酸素が真空中にガス化して、基板処理室２０１まで流れてウェハ表面を酸化させ、実施の形態では、基板処理室２０１にＨｅプラズマを流し、この活性なＨｅが残留酸素を効果的に押し出して、残留酸素がウェハと反応せず、排気されるからであると推測される。
【００５０】
本実施の形態によれば、ロードロックチャンバ１０１に含まれる酸素（Ｏ2）が基板処理室２０１に混入するのを効果的に抑制することができる。したがって、基板搬送時、基板処理室２０１へ大気中の酸素が流入するのを抑制し、酸化反応を無くすことができ、ウェハ特性を向上できる。
【００５１】
また、ゲートバルブを開く前に、ロードロックチャンバ内をＨｅガスに置換しなくても良いが、実施の形態のように、ロードロックチャンバ１０１と基板処理室２０１との間のゲートバルブ２４４を開く前に、さらにロードロックチャンバ１０１にもＨｅガスを供給すると、ロードロックチャンバ１０１内から大気に含まれるＯ2をより有効に排除できる。従って、基板処理室２０１内にＮ2があっても、ゲートバルブ２４４を開いたとき、Ｏ2とＮ2とがウェハ２００と反応することを有効に防止できる。
【００５２】
また、本実施の形態では、基板処理室２０１とロードロックチャンバ１０１とが減圧下（１０-3〜１０2Ｐａ）で用いられるので、基板処理室２０１とロードロックチャンバ１０１からＯ2、Ｎ2をさらに追い出して、これらを有効に除くことができる。
【００５３】
また、実施の形態では、ゲートバルブ２４４を開いたとき、基板処理室２０１内の圧力をロードロックチャンバ１０１の圧力よりも高くしたので、ロードロックチャンバ１０１内に残留したＯ2が基板処理室内２０１に流入することを有効に防止できる。
【００５４】
また、本実施の形態では、Ｈｅプラズマ生成手段に、ＭＭＴに装備されているプラズマ放電機構をそのまま用いるようにしたので、専用のＨｅプラズマ生成手段を導入する場合と比べて、装置が簡潔になり装置の製作費を低減できる。
【００５５】
なお、実施の形態では基板処理室内の置換ガスとして稀ガスであるＨｅガスを用いたが、Ｈｅガスに代えてＮｅガスを用いてもよい。ただし、Ａｒは質量が重くウェハを削ってしまうため好ましくない。
【００５６】
また、本発明を用いて基板処理室への酸素の混入を防ぐと効果のある半導体デバイスは、例えば、ＤＲＡＭ、ＬＯＧＩＣ、フラッシュメモリ等であり、特に、これらの半導デバイスのゲート酸化膜、容量膜等に本発明を適用すると効果が大きい。
また、実施の形態では、膜種として窒化珪素膜について説明したが、その他に酸窒化珪素膜、リンドープポリシリコン膜等にも適用できる。リンドープポリシリコン膜に適用するときは、反応ガスにＰＨ3ガスが使用される。
【００５７】
また、本発明はインライン型半導体製造装置について説明したが、真空搬送室の周囲にスター状にチャンバが並び、これらのチャンバへ真空搬送室に備えた１台の真空ロボットで基板を搬送するクラスタ型半導体製造装置についても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施の形態における基板搬送シーケンスの説明図である。
【図２】実施の形態によるインライン型半導体製造装置の構成例を示す平面図である。
【図３】本発明の半導体製造装置の一部を構成する基板処理室をＭＭＴ装置に適用した実施の形態の概略構成図である。
【図４】従来例における基板搬送シーケンスの説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０１    ロードロックチャンバ（真空室）
１２１    制御部
２００    ウェハ（被処理基板）
２０１    基板処理室
２４４    ゲートバルブ（弁部）
２４５    開口部
【図１】
2006278619.tif 000003
【図２】
2006278619.tif 000004
【図３】
2006278619.tif 000005
【図４】
2006278619.tif 000006