(57)【要約】【課題】半導体装置において、真空処理室を大気開放することなく、反応ガス放出部の交換を行なうことができる装置を提供する。【解決手段】真空処理室１と、反応ガス供給部６とを備え、反応ガス供給部６は、ミキシング部２と反応ガス放出部３から構成される。反応ガス放出部３は真空処理室１と連結した真空室１６に複数組収納され、使用済みの反応ガス放出部３をミキシング部２と分離させた後、回収し、清浄な反応ガス放出部３を真空処理室１内のミキシング部２と結合させるための、搬送、固定、保持及び回転機構を備え、真空処理室１の真空度を維持した状態で、反応ガス放出部３を交換することができるものである。これにより、メンテナンスサイクルを長くすることができ、装置の稼動ロスを低減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理室と、
前記真空処理室内に設けられた反応ガスを、前記反応室内の基板ステージ上に設置された基板表面に供給するための反応ガス供給部を備え、
前記反応ガス供給部は、ミキシング部と反応ガス放出部から構成され、
前記ミキシング部は、前記真空処理室内に固定され、
前記反応ガス放出部は、前記ミキシング部と、前記基板表面上側にガス放出面が向かい合う位置で結合され、
前記反応ガス放出部を複数組収納される収納棚を有し、
前記収納棚は、前記真空処理室と連結された真空室に設置され、
前記真空室は、前記真空処理室と遮断される手段を有し、
前記反応ガス放出部を前記ミキシング部から分離させる手段と、
前記反応ガス放出部を前記複数収納された収納棚の中から１組を取り出す手段と、
前記取り出した１組の反応ガス放出部を前記ミキシング部と結合させる手段と、
前記反応ガス放出部を前記真空処理室と前記真空室との間を搬送させる手段とを有し、
前記反応ガス放出部は、前記真空処理室の真空度を維持した状態で交換できることを特徴とする反応ガス供給部。
【請求項２】
前記ミキシング部と反応ガス放出部は、前記ミキシング部の内周部と反応ガス放出部の外周部にガイド溝を有し、ガイド溝に沿って上下方向に回転、分離および結合することを特徴とする請求項１記載の反応ガス供給部。
【請求項３】
前記反応ガス放出部を搬送する搬送アームは、前記反応ガス放出部を左右に動作して保持する機構と、回転させながら上下に動作する機構とを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の反応ガス供給部。
【請求項４】
前記収納棚は、棚の位置が上下に伸縮することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の反応ガス供給部。
【請求項５】
前記真空室内の前記反応ガス放出部を複数組収納される収納棚は、前記収納棚内の使用した前記反応ガス放出部交換時に、前記真空処理室の真空度を維持できることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の反応ガス供給部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空処理装置の反応ガス供給部に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板処理を行う真空処理装置において、真空処理室内で反応ガスによるプロセス処理を実施する際、真空処理室内に、反応ガス供給部が設置されている。エッチング処理及び、成膜処理を行なう装置の場合、反応ガス供給部の、基板表面側に、反応ガス放出部を有し、基板表面に、反応ガスを供給している。
【０００３】
プロセス処理を連続的に実施した際、反応ガスの反応生成物が、反応ガス放出部に付着し、目詰まりが発生する。成膜装置においては、有機金属を用いたＭＯＣＶＤ装置、特にＴＭＡｌ、ＴＭＧａ、ＤＥＺｎの有機金属と、ＡｓＨ３のガスを用いるプロセスでは、反応ガス放出部の中心部から反応生成部による目詰まりが発生し、経時的に同心円状に目詰まりが拡大していく。反応ガス放出部の目詰まりにより、反応ガスのガス流が変化し、成膜処理後の基板面内のＡｌ組成分布は、基板ステージ中心部に近い程組成が悪化する。
【０００４】
これまでの真空処理処理装置を用いた成膜処理においては、反応ガス放出部に反応ガスの反応生成物による目詰まりが生じていた。これにより、基板面内の組成分布が悪化していた。この対策として、反応ガス供給部の目詰まりが発生した後、反応ガス供給部の反応ガス放出部を着脱可能とし、反応ガス放出部のメンテナンスを容易にする特許文献１に記載の方法があった。
【特許文献１】特開平６−１８８２０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の基板面内の組成分布の悪化に対する対策には以下の課題がある。
【０００６】
反応ガス放出部を交換する際、真空処理室を大気開放するが、真空処理室の大気開放後は、反応ガス放出部以外の、真空処理室内に設置されている、反応生成物が付着している他のパーツ交換を実施する必要があり、結果的に、メンテナンス時間が長くなるばかりか、ＭＯＣＶＤ装置のように、真空処理室を大気開放し、再度製品基板を処理するまでには、品質を保証するための、確認処理項目が多く、装置の稼動ロスを発生させる。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、反応ガス放出部を交換する際、真空処理室を大気に開放することなく、真空処理室と連結した真空室に、反応ガス放出部を複数組収納し、定期的に、真空処理室の真空度を維持した状態で、交換することにより、常に清浄な反応ガス放出部を反応ガス供給部に配置させる。
【０００８】
これにより、真空処理室を大気開放することなく、反応ガス放出部の交換を行なうことで、真空処理室内のメンテナンスサイクルの延長が可能となり、装置の稼動ロスを防止し、反応ガス放出部の目詰まりによる基板面内の組成分布悪化を防止する。これにより、半導体製品の安定した品質を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するため、本発明の反応ガス供給部は、真空処理室と、反応ガス供給部とを備え、反応ガス供給部は、ミキシング部と反応ガス放出部から構成される。反応ガス放出部は真空処理室と連結した真空室に複数組収納され、使用済みの反応ガス放出部をミキシング部と分離させた後、回収し、清浄な反応ガス放出部を真空処理室内のミキシング部と結合させるための、搬送及び、固定及び、保持及び、回転機構を備え、真空処理室の真空度を維持した状態で、反応ガス放出部を交換することができるものである。
【００１０】
また、反応ガス放出部が収納される、真空室は、反応ガス放出部を全て使用した際、真空処理室の真空度を維持した状態で、真空室を大気状態で開放し、清浄な反応ガス放出部との交換を行なうことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明の半導体基板処理を行なう真空処理装置の反応ガス供給部によれば、反応ガス供給部を、ミキシング部と、反応ガス放出部とに分離することができ、真空処理室と連結した位置に、反応ガス放出部を収納棚に複数組収納された真空室を有し、反応ガス放出部を真空処理室と真空室との間を搬送する機構を有することで、真空処理室の真空度を維持した状態で反応ガス放出部の交換ができ、清浄な反応ガス放出部を、真空処理室内に設置させる。
【００１２】
これにより、反応ガスの反応生成物による、反応ガス放出部の目詰まりが要因で発生する、基板面内の組成分布悪化を防止し、安定した品質の半導体製品を提供することが可能となる。
【００１３】
また、反応ガス放出部の収納数を増加させることで、真空処理室内のメンテナンスサイクルを延長することが可能となり、半導体製造装置の稼動ロスを低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態における反応ガス供給部の概略を示す図である。図２〜図４は、本発明の実施形態における反応ガス放出部の交換フローを示す図である。
【００１６】
図１に示すように、真空処理室１内の上部に、反応ガス供給部６が設けられ、反応ガス供給部６は、ミキシング部２と、反応ガス放出部３から構成され、ミキシング部２は、真空処理室１内に固定されている。ミキシング部２の内周部と、反応ガス放出部３の外周部には、ガイド溝が設けられており、反応ガス放出部３を回転させながら上下方向に移動させることで、ミキシング部２と、反応ガス放出部３は分離及び、結合する。また、反応ガス放出部３は、基板ステージ４上に複数枚設置された基板５の表面と向かい合った位置に設置される。
【００１７】
また、真空処理室１と連結した位置に真空室１６が設置され、真空処理室１と、真空室１６間は、ゲートドア９により遮蔽されている。ゲートドア９が作動し、ゲートドア収納部１０内に収納されることで、真空処理室１と、真空室１６は開口状態となる。
【００１８】
また、反応ガス放出部３は、真空室１６内の、収納棚１７に複数枚収納されており、搬送アーム駆動部１５、搬送アーム１４、搬送アーム回転伸縮部１３、搬送アームチャック部１２、反応ガス放出部チャック部１１によって、反応ガス放出部３を交換する。
【００１９】
真空処理室１内で、成膜処理された基板５の、基板面内の組成分布測定の結果、組成分布が悪化しているのを確認した際、真空処理室１と真空室１６間を、遮蔽しているゲートドア９が駆動し、ゲートドア収納部１０内に収納され、前記真空処理室１と、真空室１６間の遮蔽を解除する（図２（ａ））。
【００２０】
次に、真空室１６内に収納されている搬送アーム駆動部１５が駆動し、搬送アーム１４と、搬送アームチャック部１２と反応ガス放出部チャック部１１を、真空処理室１内の反応ガス供給部６の着脱位置に作動させる。
【００２１】
次に、反応ガス放出部チャック部１１が、反応ガス放出部３の外周部に備えてあるチャック溝に対して水平の位置まで移動させた後、搬送アームチャック部１２が内側に作動し、反応ガス放出部３を保持する。
【００２２】
次に、搬送アームチャック部１２が反応ガス放出部３を保持した後、搬送アーム回転伸縮部１３が、搬送アームチャック部１２を回転させながら下方向に作動し、ミキシング部２と、反応ガス放出部３を分離させる（図２（ｂ））。
【００２３】
次に、反応ガス放出部３を保持した、搬送アームチャック部１２を、搬送アーム１４と搬送アーム駆動部１５を作動させ、真空室１６内に回収する。
【００２４】
次に、使用済みの反応ガス放出部３を、収納棚１７に収納する。その際、使用済みの反応ガス放出部３を保持した反応ガス放出部チャック部１１を外側に作動させ、反応ガス放出部３と分離させ、反応ガス放出部チャック部１１及び、搬送アームチャック部１２は、搬送アーム１４と、搬送アーム駆動部１５を作動させ、原点位置に戻る。収納棚１７底面部には、反応ガス放出部３の脱落を防止するため、反応ガス放出部支持台１８が配置されている（図３（ｃ））。
【００２５】
次に、収納棚伸縮部２０が作動し、収納棚保持部１９で、保持された収納棚１７が、下方に移動し、未使用の反応ガス放出部３の収納された棚の位置を、搬送位置で停止する。
次に、未使用の反応ガス放出部３を、収納棚１７から、取り出すため、搬送アーム１４と、搬送アーム駆動部１５を作動させ、反応ガス放出部チャック部１１を、反応ガス放出部３外周部に備えてある、チャック溝と水平の位置まで移動させる。その後、搬送アームチャック部１２を内側に作動させ、反応ガス放出部チャック部１１が、未使用の反応ガス放出部３を保持し、未使用の反応ガス放出部３を保持した、反応ガス放出部チャック部１１及び、搬送アームチャック部１２を、搬送アーム１４と、搬送アーム駆動部１５を作動させて原点位置に戻す。その後、収納棚伸縮部２０が上昇し、収納棚１７は、待機位置まで移動する（図３（ｄ））。
【００２６】
次に、真空室１６内に収納されている搬送アーム駆動部１５が駆動し、搬送アーム１４と、搬送アームチャック部１２と、未使用の反応ガス放出部３を保持した反応ガス放出部チャック部１１を、真空処理室１内の反応ガス供給部６着脱位置に作動させる。
【００２７】
次に、未使用の反応ガス放出部３を保持した、搬送アームチャック部１２は、搬送アーム回転伸縮部１３により、搬送アームチャック部１２を回転させながら上方向に作動し、ミキシング部２と、未使用の反応ガス放出部３を結合させる。
【００２８】
次に、搬送アームチャック部１２が外側に作動し、反応ガス放出部チャック部１１と、未使用の反応ガス放出部３を分離させる（図４（ｅ））。
【００２９】
次に、搬送アーム１４と搬送アーム駆動部１５を作動させ、搬送アームチャック部１２及び、反応ガス放出部チャック部１１を真空室１６内の待機位置まで回収する。
【００３０】
次に、真空処理室１と真空室１６間を、遮蔽しているゲートドア９が作動し、ゲートドア収納部１０内から上昇し、前記真空処理室１と、真空室１６間を遮蔽する。前記全ての動作が終了した後、プロセス処理が開始可能となる（図４（ｆ））。同様の動作を、真空処理室１内のメンテナンス実施まで繰り返す。収納棚１７内に収納されている反応ガス放出部３が、全て使用済みの反応ガス放出部３となった場合、真空室１６を排気している真空室排気配管２２と排気装置８間のバルブ２１を遮蔽し、真空室１６を大気開放する。
【００３１】
次に、収納棚１７内の使用済みの反応ガス放出部３を未使用の反応ガス放出部３に交換して、真空室１６内の収納棚１７に設置する。その後、バルブ２１を開放し真空室１６を真空状態とする。
【００３２】
なお、本実施の形態で、真空処理室１と真空室１６を同じ排気装置８を用いて説明したが、個々に排気装置を用いても同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００３３】
なお、実施の形態で、収納棚１７の棚数を２段で、説明したが、ミキシング部２段以上の棚数を用いても同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００３４】
なお、実施の形態で、ミキシング部２と反応ガス放出部３を結合及び、分離させる方式を、ガイド溝に沿って上下方向に回転させる方法を用いて説明したが、回転動作をしない上下方向の動作によるシリンダチャック方式やロック方式を用いても同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００３５】
なお、実施の形態で、反応ガス供給部６が真空処理室１上部に設置され、収納棚１７が、真空室１６上部に設置された、基板５のフェイスアップ方式を用いて説明したが、反応ガス供給部６が真空処理室１下部に設置され、収納棚１７が真空室１６下部に設置された、基板５のフェイスダウン方式を用いても同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００３６】
なお、実施の形態で、基板ステージ４上に、基板５を複数枚設置する装置を用いて説明したが、基板５が一枚の装置においても同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００３７】
なお、実施の形態で、真空処理室１が一箇所の構成の装置を用いて説明したが、複数の真空処理室１を有する装置においても同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００３８】
なお、実施の形態で、成膜処理装置を用いて説明したが、真空処理室内に、ガス供給部を有する、全ての処理装置において、同様の効果が得られることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の半導体基板処理を行なう真空処理装置の反応ガス供給部は、反応ガス供給部を、ミキシング部と、反応ガス放出部とに分離することができ、真空処理室と連結した位置に、反応ガス放出部を収納棚に複数組収納された真空室を有し、反応ガス放出部を真空処理室と真空室との間を搬送する機構を有することで、真空処理室の真空度を維持した状態で反応ガス放出部の交換ができ、清浄な反応ガス放出部を、真空処理室内に設置させる。これにより、反応ガスの反応生成物による、反応ガス放出部の目詰まりによる基板面内の組成分布悪化を防止する方法として有用である。
【００４０】
また、反応ガス放出部の収納数を増加させることで、真空処理室内のメンテナンスサイクルを延長することが可能となり、半導体製造装置の稼動ロスを低減させる方法としても有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態における反応ガス供給部の概略を示す図
【図２】本発明の実施形態における反応ガス放出部の交換フローを示す図
【図３】本発明の実施形態における反応ガス放出部の交換フローを示す図
【図４】本発明の実施形態における反応ガス放出部の交換フローを示す図
【符号の説明】
【００４２】
１  真空処理室
２  ミキシング部
３  反応ガス放出部
４  基板ステージ
５  基板
６  反応ガス供給部
８  排気装置
９  ゲートドア
１０  ゲートドア収納部
１１  反応ガス放出部チャック部
１２  搬送アームチャック部
１３  搬送アーム回転伸縮部
１４  搬送アーム
１５  搬送アーム駆動部
１６  真空室
１７  収納棚
１８  反応ガス放出部支持台
１９  収納棚保持部
２０  収納棚伸縮部
２１  バルブ
２２  真空室排気配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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