(57)【要約】    【課題】  減圧状態でウェーハを収納する気密なチャンバを有する基板処理装置に於いて、チャンバを減圧状態から大気圧状態に復帰させる場合に、排気ガスの逆流を防止しウェーハのパーティクルによる汚染を防止する。    【解決手段】  基板１５を収納する気密なチャンバ１と、該チャンバ内にガスを供給するガス供給系２２と、前記チャンバ内を排気する排気系２６と、前記チャンバ内の圧力を検出するセンサ２７と、前記チャンバ内の圧力を逃す圧力逃し弁３５と、前記チャンバ内の圧力を減圧状態から大気圧に復帰させる際、前記センサが大気圧を検出してから所定時間経過後に前記圧力逃し弁を作動させる様制御する制御手段１９とを具備する。    【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収納する気密なチャンバと、該チャンバ内にガスを供給するガス供給系と、前記チャンバ内を排気する排気系と、前記チャンバ内の圧力を検出するセンサと、前記チャンバ内の圧力を逃す圧力逃し弁と、前記チャンバ内の圧力を減圧状態から大気圧に復帰させる際、前記センサが大気圧を検出してから所定時間経過後に前記圧力逃し弁を作動させる様制御する制御手段とを具備することを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェーハ、ガラス基板等の基板に薄膜の生成、不純物の拡散、エッチング等の処理を行う基板処理装置に係り、特に減圧状態でウェーハを収納する気密なチャンバを有し、該チャンバを減圧状態から大気圧状態に復帰させる工程を有する基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は高集積化の一途を辿り、半導体を製造する場合の、基板（以下ウェーハ）に付着するパーティクルは半導体装置の歩留りに影響を及し、付着するパーティクルの大きさ（管理サイズ）制限、パーティクルの数の制限等パーティクルの管理が益々厳しくなってきている。
【０００３】
ウェーハのパーティクルによる汚染を低減する方法の１つとして、ロードロック室等の気密なチャンバを設け、該チャンバにウェーハを収納して大気と隔離し、更に前記チャンバ内を高純度窒素ガス等の不活性ガスで置換してパーティクルからの汚染を防止する方法があり、又処理室に隣接するロードロック室を有する減圧ＣＶＤ装置の場合、基板処理自体が減圧雰囲気で行われる為、ロードロック室から処理室へのウェーハの搬入搬出を全て減圧雰囲気で行い、ウェーハのパーティクル等からの汚染を防止する方法も行われている。
【０００４】
減圧雰囲気で処理室にウェーハを搬送する場合、又減圧雰囲気でウェーハを処理する装置では、処理が完了し処理済のウェーハを基板処理装置から搬出する場合、いずれかの気密なチャンバで減圧雰囲気から大気圧雰囲気迄戻す必要がある。
【０００５】
通常、チャンバ内を大気圧に復帰させる場合は、窒素ガス等の清浄不活性ガスを導入して昇圧している。大気圧復帰工程でチャンバ内が過加圧にならない様にする為、チャンバ或は排気系に圧力逃し弁及び前記チャンバ内の圧力を検出する圧力検出センサが設けられている。前記圧力逃し弁は、減圧状態では閉じられ、前記チャンバへの逆流が防止されている。
【０００６】
該チャンバを大気圧に復帰させる場合、ガス供給系から不活性ガスを導入して前記チャンバ内を昇圧し、該チャンバ内の圧力は前記圧力検出センサで検出される。該圧力検出センサが大気圧を検出すると、前記圧力逃し弁を開放して不活性ガス等の導入ガスを排気し、大気圧以上に前記チャンバ内が昇圧することが防止される。
【０００７】
従来、前記圧力検出センサが大気圧を検出した場合の前記圧力逃し弁が作動するタイミングは、前記圧力検出センサが大気圧を検出し、大気圧復帰信号を送出した直後に前記圧力逃し弁が開放されていた。
【０００８】
然し乍ら、前記圧力検出センサは検出誤差を含むものであり、検出誤差が減圧側にずれていた場合、前記チャンバ内が大気圧に復帰する前であるにも拘らず大気圧復帰の信号を送出してしまい、該チャンバ内が減圧状態で前記圧力逃し弁が作動してしまう。この場合、前記チャンバ内の圧力と大気圧との圧力バランスによっては、排気系から前記チャンバ内に排気ガスが逆流する場合がある。
【０００９】
排気ガスが逆流すると、排気系に付着した反応生成物が浮遊してパーティクルを発生させ、パーティクルが逆流したガスと共にチャンバ内に浸入し、ウェーハを汚染する場合がある。又、排気された処理ガスがチャンバ内に逆流する虞れもあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は斯かる実情に鑑み、減圧状態でウェーハを収納する気密なチャンバを有する基板処理装置に於いて、チャンバを減圧状態から大気圧状態に復帰させる場合に、排気ガスの逆流を防止しウェーハのパーティクルによる汚染を防止するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、基板を収納する気密なチャンバと、該チャンバ内にガスを供給するガス供給系と、前記チャンバ内を排気する排気系と、前記チャンバ内の圧力を検出するセンサと、前記チャンバ内の圧力を逃す圧力逃し弁と、前記チャンバ内の圧力を減圧状態から大気圧に復帰させる際、前記センサが大気圧を検出してから所定時間経過後に前記圧力逃し弁を作動させる様制御する制御手段とを具備する基板処理装置に係るものである。
【００１２】
又本発明は、基板をチャンバ内に収納するステップと、前記チャンバ内の圧力を減圧にするステップと、前記チャンバ内の圧力を減圧から大気圧に復帰させるステップと、前記チャンバ内の圧力を検出するステップと、圧力を検出し所定時間経過後に前記チャンバ内の圧力を逃すステップと、基板を処理するステップとを具備する半導体装置の製造方法に係るものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基板を収納する気密なチャンバと、該チャンバ内にガスを供給するガス供給系と、前記チャンバ内を排気する排気系と、前記チャンバ内の圧力を検出するセンサと、前記チャンバ内の圧力を逃す圧力逃し弁と、前記チャンバ内の圧力を減圧状態から大気圧に復帰させる際、前記センサが大気圧を検出してから所定時間経過後に前記圧力逃し弁を作動させる様制御する制御手段とを具備するので、前記センサが検出誤差を含んでいた場合でも、前記チャンバが確実に大気圧に復帰した状態で前記圧力逃し弁を開放させることができ、排気系からのガスの逆流を防止でき、該排気系からのパーティクルの浸入を防止できるという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
【００１５】
図１は本発明が実施される基板処理装置の一例であり、縦型処理炉を具備するバッチ式の縦型基板処理装置を示している。
【００１６】
図中、１は気密なチャンバであるロードロック室であり、該ロードロック室１の上面に短円筒状のマニホールド２を介して気密なチャンバであるアウタチューブ３が気密に立設されている。該アウタチューブ３の内部には上端が開放されたインナチューブ４が前記アウタチューブ３と同心に配設され、前記インナチューブ４の下端は前記マニホールド２に支持されている。前記インナチューブ４の内部には反応室５が画成され、前記アウタチューブ３と前記インナチューブ４との間には下端が閉塞された円筒空間６が形成されている。前記アウタチューブ３の周囲には筒状のヒータ７が前記アウタチューブ３と同心に配設されている。該アウタチューブ３、前記インナチューブ４、前記ヒータ７等により処理炉８が構成される。
【００１７】
前記ロードロック室１の内部にはボートエレベータ９が設けられ、該ボートエレベータ９は炉口蓋１１を昇降可能に支持し、該炉口蓋１１は前記マニホールド２の下端開口部（炉口部１０）を気密に閉塞する。前記炉口蓋１１の上側にはボート受け１２が回転可能に設けられ、前記炉口蓋１１の下側には前記ボート受け１２を回転駆動するボート回転機構１３が設けられている。前記ボート受け１２には基板保持具であるボート１４が載置され、該ボート１４にはウェーハ１５が水平姿勢で多段に装填される様になっている。
【００１８】
前記ボートエレベータ９の昇降動で前記ボート１４は、前記反応室５内に装入或は引出し可能となっており、又装入状態で前記ボート回転機構１３により前記ボート１４が回転される様になっている。
【００１９】
前記ボート１４が前記ロードロック室１内に降下状態で、前記ボート１４と対向する様に前記ロードロック室１にゲートバルブ１６が設けられ、該ゲートバルブ１６を通し、図示しない基板移載機により前記ボート１４に対して前記ウェーハ１５の移載が行われる様になっている。
【００２０】
前記マニホールド２に第１開閉弁１７、第１流量制御器（図示せず）を有する第１ガス供給系１８が連通され、該第１ガス供給系１８は処理ガス源（図示せず）、窒素ガス等不活性ガスの供給源である不活性ガス源（図示せず）に接続され、後述する制御装置１９により前記第１開閉弁１７が開閉され、前記第１流量制御器が制御されることで所要流量の処理ガス、不活性ガスが前記反応室５に導入される様になっている。前記ロードロック室１に第２開閉弁２１、第２流量制御器（図示せず）を有する第２ガス供給系２２が連通され、該第２ガス供給系２２は窒素ガス等不活性ガスの供給源である不活性ガス源に接続され、前記制御装置１９により前記第２開閉弁２１が開閉され、前記第２流量制御器が制御されることで所要流量の不活性ガスが前記ロードロック室１に導入される様になっている。
【００２１】
前記円筒空間６に連通する第１排気管２３が前記マニホールド２に接続され、前記第１排気管２３には第１圧力センサ２４、第１排気開閉弁２５が設けられている。前記ロードロック室１に連通する様第２排気管２６が設けられ、該第２排気管２６には第２圧力センサ２７、第２排気開閉弁２８が設けられている。前記第１排気管２３と前記第２排気管２６とは前記第１排気開閉弁２５、前記第２排気開閉弁２８の下流側で合流して主排気管２９となり、排気ガス処理装置（図示せず）に接続され、前記主排気管２９には排気ポンプ３１が設けられている。
【００２２】
前記第１排気管２３の前記第１排気開閉弁２５の上流側と前記主排気管２９の前記排気ポンプ３１の下流側とが第１圧力逃し管３２によって連通され、該第１圧力逃し管３２には第１圧力逃し弁３３が設けられている。前記第２排気管２６の前記第２排気開閉弁２８の上流側と前記主排気管２９の前記排気ポンプ３１の下流側とが第２圧力逃し管３４によって連通され、該第２圧力逃し管３４には第２圧力逃し弁３５が設けられている。
【００２３】
前記第１圧力センサ２４によって検出された第１圧力検出信号は前記制御装置１９に送出され、該制御装置１９は前記第１圧力検出信号に基づき前記第１圧力逃し弁３３を開閉する様になっており、又前記第２圧力センサ２７によって検出された第２圧力検出信号は前記制御装置１９に送出され、該制御装置１９は前記第２圧力検出信号に基づき前記第２圧力逃し弁３５を開閉する様になっている。前記第１排気開閉弁２５、前記第２排気開閉弁２８は処理工程の進行に従い、前記反応室５の排気工程、前記ロードロック室１の排気工程に対応して前記制御装置１９により開閉される様になっている。
【００２４】
以下、上記基板処理装置に於ける基板処理について説明する。
【００２５】
前記ボートエレベータ９により前記ボート１４が前記ロードロック室１内に降下され、図示しない炉口ゲートバルブにより前記炉口部１０が気密に閉塞された状態で前記ゲートバルブ１６が開放される。前記ロードロック室１の外部に保持された基板収納器、例えばカセット、或はＦｏｕｐ（密閉式収納器）から前記ボート１４に図示しない基板移載機により前記ウェーハ１５を移載する。
【００２６】
所定枚数のウェーハ１５が移載されると、前記ゲートバルブ１６が気密に閉塞され、前記第２排気開閉弁２８が閉じられ、前記排気ポンプ３１により前記ロードロック室１内が排気され、該ロードロック室１内の圧力が前記第２圧力センサ２７により監視されつつ減圧され、窒素ガス等の不活性ガスによりガスパージされる。ガスパージにより前記ロードロック室１内の雰囲気の酸素、水分等の不純物が除去される。その後、該ロードロック室１内の圧力が大気圧に復帰される。
【００２７】
大気圧復帰は、前記第２排気開閉弁２８が閉じられ、前記第２ガス供給系２２から不活性ガスが前記ロードロック室１に供給されることで行われ、該ロードロック室１の内部の圧力は前記第２圧力センサ２７によって検出される。該第２圧力センサ２７によって検出された第２圧力検出信号は、前記制御装置１９に送出され、該制御装置１９によって前記ロードロック室１内の圧力上昇が監視される。
【００２８】
前記第２圧力センサ２７が大気圧であることを検出すると、検出した時点から設定時間経過後、例えば５秒後に前記第２圧力逃し弁３５が開放される。前記設定時間は、前記第２圧力センサ２７の検出精度、前記ロードロック室１の容量、前記第２ガス供給系２２からのガス供給量等を考慮して設定され、前記ロードロック室１内が確実に大気圧、若しくは大気圧より若干正圧となる様に設定される。
【００２９】
前記第２圧力逃し弁３５が開放されることで、前記ロードロック室１に供給された不活性ガスが前記第２圧力逃し管３４から排気され、前記ロードロック室１内が過加圧となることが防止される。又、該ロードロック室１内が確実に大気圧復帰された後に前記第２圧力逃し弁３５が開放されるので、前記主排気管２９、前記第２圧力逃し管３４からの排気ガスの逆流が防止される。
【００３０】
前記ロードロック室１内が大気圧に復帰され、前記反応室５と同圧化され、前記第２排気開閉弁２８が閉じられる。
【００３１】
図示しない炉口ゲートバルブが開放され、前記ボートエレベータ９により前記ボート１４が前記アウタチューブ３内に装入される（大気圧ロード）。前記炉口蓋１１により前記炉口部１０が気密に閉塞され、前記第１排気開閉弁２５が開放され、前記排気ポンプ３１が駆動されて前記反応室５が処理圧迄減圧される。
【００３２】
前記反応室５は前記ヒータ７により処理温度に加熱されており、前記第１ガス供給系１８から処理ガスが前記反応室５に導入される。該反応室５の圧力は前記第１圧力センサ２４により監視され、前記反応室５の圧力が処理圧に保持される様排気が制御される。
【００３３】
前記ウェーハ１５は前記ヒータ７により加熱され、又処理ガスが導入されることで所要の処理がなされる。基板処理中、前記ボート１４は前記ボート回転機構１３により回転され、ウェーハ面内での処理の均一化が図られる。前記マニホールド２の下端部より導入された処理ガスは、前記反応室５を上昇し、反応後前記インナチューブ４の上端を反転して前記円筒空間６を降下し、前記第１排気管２３より排気される。
【００３４】
基板処理が完了すると、前記第１ガス供給系１８から不活性ガスが導入され、前記反応室５がガスパージされ、該反応室５が大気圧に復帰される。
【００３５】
該反応室５の大気圧復帰は、前記第１排気開閉弁２５が閉じられ、前記第１ガス供給系１８から不活性ガスが前記反応室５に供給されることで行われる。前記アウタチューブ３の内部の圧力は前記第１圧力センサ２４によって検出される。該第１圧力センサ２４によって検出された第１圧力検出信号は、前記制御装置１９に送出され、該制御装置１９によって前記アウタチューブ３内の圧力上昇が監視される。
【００３６】
前記第１圧力センサ２４が大気圧であることを検出すると、検出した時点から設定時間経過後、例えば５秒後に前記第１圧力逃し弁３３が開放される。前記設定時間は、前記第１圧力センサ２４の検出精度、前記アウタチューブ３の容量、前記第１ガス供給系１８からのガス供給量等を考慮して設定され、前記アウタチューブ３内が確実に大気圧、若しくは大気圧より若干正圧となる様に設定される。
【００３７】
前記第１圧力逃し弁３３が開放されることで、前記アウタチューブ３に供給された不活性ガスが前記第１圧力逃し管３２から排気され、前記アウタチューブ３が過加圧となることが防止される。又、前記アウタチューブ３内が確実に大気圧復帰された後に前記第１圧力逃し弁３３が開放されるので、前記主排気管２９、前記第１圧力逃し管３２からの排気ガスの逆流が防止される。
【００３８】
前記反応室５が大気圧復帰され、前記ロードロック室１と同圧化された後、前記ボートエレベータ９が駆動されて前記ボート１４が前記ロードロック室１内に降下される。前記反応室５と前記ロードロック室１が同圧化されたかどうかは、前記第１圧力センサ２４、前記第２圧力センサ２７からの信号に基づき前記制御装置１９によって判断され、前記ボートエレベータ９の駆動は前記制御装置１９によって制御される。
【００３９】
前記ロードロック室１内で処理済のウェーハ１５が冷却され、所定温度に冷却されると前記ゲートバルブ１６が開放され、処理済のウェーハ１５が基板移載機によりカセット等の基板収納器に払出される。
【００４０】
更に未処理のウェーハ１５が前記ボート１４に装填され、更に該ボート１４が前記反応室５に装入されることで前記ウェーハ１５の処理が繰返される。
【００４１】
尚、上記ウェーハの処理に於いて、前記反応室５を減圧状態に維持し、前記ロードロック室１を減圧ガスパージした後、大気圧に復帰させず前記反応室５と同圧化して前記ボート１４を前記反応室５に装入し、処理後該反応室５を大気圧に復帰させず、減圧状態のまま前記ボート１４を前記ロードロック室１に降下させ、図示しない炉口ゲートバルブで前記炉口部１０を閉塞した後、前記ロードロック室１を窒素ガスによるガスパージで大気圧に復帰させる処理方法もある。
【００４２】
斯かる処理方法に於いても、上記した大気圧復帰の方法が実施される。
【００４３】
上述した様に、前記反応室５、前記ロードロック室１の大気圧復帰の工程で、排気系からの排気ガスの逆流が防止されるので、排気系に付着した反応生成物等がパーティクルとなって清浄な反応室５、ロードロック室１に逆流することが防止され、ウェーハ１５のパーティクル汚染が防止される。更に、排気ガス中に含まれる処理ガスが前記反応室５、前記ロードロック室１に逆流することも防止できる。
【００４４】
尚、上記実施の形態では縦型バッチ式の基板処理装置について説明したが、枚葉式の基板処理装置等、気密なチャンバを有し、大気圧復帰工程を含む基板処理装置に実施可能である。
【００４５】
又、排気系に設けられた圧力センサからの圧力検出信号に対して所定時間遅れて圧力逃し弁を作動させるので、例えばシーケンスプログラムの圧力逃し弁の開閉時期を変更すること等で既存の基板処理装置にも実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００４７】
１              ロードロック室
２              マニホールド
３              アウタチューブ
１８            第１ガス供給系
１９            制御装置
２２            第２ガス供給系
２３            第１排気管
２４            第１圧力センサ
２６            第２排気管
２７            第２圧力センサ
３２            第１圧力逃し管
３３            第１圧力逃し弁
３４            第２圧力逃し管
３５            第２圧力逃し弁
【図１】
2006086186.tif 000003