(57)【要約】部材を商業的にＣＶＤ処理するため、超真空残留ガス条件を維持しながら、前記条件を満たすＣＶＤ反応装置（１）に部材が、前記ＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置（１）をそれに前置された処理室（１７）と結ぶ真空輸送室（１３）から、バッチとして供給される。処理室（１７）はスルース室、さらなる真空輸送室、被覆室、洗浄室、エッチング室、加熱室、中間貯蔵室または移植室であり得る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造エレメントまたはその中間生産物の製造方法であって、製造中の当該構造エレメントとは部材として、
（ａ）処理プロセスにかけられ、次に
（ｂ）複数の部材が同時に、超真空条件下の共通したＣＶＤプロセスにかけられる、
方法であって、前記処理プロセスは真空プロセスであり、かつ前記部材はこのプロセスからＣＶＤプロセスへと真空状態で供給されることを特徴とする、方法。
【請求項２】
請求項１のプリアンブルの特徴（ｂ）に記載の、構造エレメントまたはその中間生産物の製造方法において、前記部材は円盤形状であり、水平状態で超真空条件下のＣＶＤプロセスにかけられることを特徴とする、方法。
【請求項３】
部材が円盤形状であり、かつ水平状態で処理プロセスならびにＣＶＤプロセスにかけられ、さらに水平状態で処理プロセスからＣＶＤプロセスへと輸送されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ＣＶＤプロセスに前置された洗浄プロセスとＣＶＤプロセスとの間で、前記部材が真空に留まることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
構造部材が円盤形状であり、水平に位置決めされ垂直に積み重ねられてＣＶＤプロセスに同時にかけられることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
部材が個別輸送によって、ＣＶＤプロセスのため積み重ねられ、かつ／またはＣＶＤプロセスから積降ろされることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記部材が、ＣＶＤプロセスを含む二つ以上の処理操作にかけられ、かつ前記部材が、少なくとも一部が直線的かつ／または円周セグメント形状である輸送軌道に沿って、一つの操作から別の操作へ真空中を連続して輸送されることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
ＣＶＤプロセスの前および／または後に部材が、反応性低エネルギプラズマ援用処理プロセスにかけられ、それぞれ処理される部材の表面におけるイオンエネルギＥが
【数１】
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であることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
ＣＶＤプロセスでの処理前に、部材が低エネルギプラズマ援用反応性洗浄に、好ましくは水素および／または窒素含有雰囲気内で、かけられることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
反応空間にＵＨＶ条件の下そこでＣＶＤプロセス処理されるべき部材を装填およびまたは積降ろしする間、反応空間内においてガス流、好ましくは水素を含むガス流が維持されることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
ＣＶＤプロセスの反応空間内での平均温度および温度分布が測定かつ制御され、好ましくは測定かつ調整されることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
ＣＶＤプロセス中、部材自体における平均温度が、好ましくは温度分布が測定かつ制御され、好ましくは測定かつ調整されることを特徴とする、請求項１から１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
ＣＶＤプロセスが実施される反応空間が、反応空間を取り囲む排気鐘内部に真空装着される加熱エレメントにより加熱されることを特徴とする、請求項１から１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
ＣＶＤプロセスのための反応空間がまず超真空にまで排気され、次にプロセスガスまたはプロセスガス混合物が反応空間内へ注入されることを特徴とし、前記反応空間内では全圧がプロセス圧まで高められる方法であって、前記反応空間は真空に取り囲まれ、その全圧はプロセス圧の範囲内であり、好ましくはより小さい、請求項１から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記反応空間とこれを取り囲む真空が別様にそれぞれポンプ操作されることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
反応空間とこれおを取り囲む真空が、外部が周囲雰囲気と接する排気鐘内に設けられ、かつ前記反応空間は部材の積降ろしおよび／または装填のため、反応空間を取り囲む真空を介して前記排気鐘の装填／積降ろし開口部と連絡することを特徴とする、請求項１３から１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
ＣＶＤプロセス用反応空間に部材が装入された後、反応空間内へガスが、好ましくは水素および／またはプロセスガスまたはプロセスガス混合物を含むガスが注入される中、前記部材がその温度均衡状態まで導かれることを特徴とする、請求項１から１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
製造中の複数の構造エレメントが部材として同時に、超真空条件下で同じＣＶＤプロセスにかけられ、部材が加熱エレメントによって加熱される、構造エレメントまたはその中間生産物の製造方法であって、加熱エレメントが真空中で操作されることを特徴とする方法。
【請求項１９】
ＣＶＤ用の部材がキャリヤに保持され、好ましくはそれぞれ部材に割り当てられて加熱エレメントがキャリヤに設けられることを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
ＣＶＤプロセス中部材がキャリヤに保持され、かつ好ましくはそれぞれ部材に割り当てられて熱探子がキャリヤに設けられることを特徴とする、請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
反応装置内で同時に処理されるべき複数の部材用キャリヤが内部にあり、前期反応装置は少なくとも一つの装填／積降ろし開口部を有する、超真空ＣＶＤ反応装置を備える真空処理装置であって、前記少なくとも一つの装填／積降ろし開口部が部材のための真空輸送室と連絡することを特徴とする、装置。
【請求項２２】
反応装置内で同時に処理されるべき複数の円盤形状部材用キャリヤを備える超真空ＣＶＤ反応装置であって、部材を受容するためのキャリヤが水平位置で垂直に積み重ねられて形成されることを特徴とする、反応装置。
【請求項２３】
部材を受容するための、前記反応装置内のキャリヤが水平位置で垂直に積み重ねられて形成さえることを特徴とする、請求項２１に記載の真空処理装置。
【請求項２４】
前記真空輸送室が、個々の部材を、または複数の部材を個々に、しかも円盤形状部材を好ましくは水平位置で輸送する輸送配置を有することを特徴とする、請求項２１または２３に記載の真空処理装置。
【請求項２５】
以下のグループの中のさらなる真空プロセス室、すなわち、スルース室、被覆室、洗浄室、エッチング室、ＵＨＶ−ＣＶＤ処理室、さらに加熱室、中間貯蔵室、移植室のような条件調節室、
の内の一つまたは複数と前記真空輸送室が連絡することを特徴とする、請求項２１、２３または２４のいずれかに記載の真空処理装置。
【請求項２６】
前記真空輸送室内に、回転軸の周りを旋回運動するように駆動される輸送配置が設けられることを特徴とする、請求項２５に記載の真空処理装置。
【請求項２７】
前記真空輸送室内に、駆動されて直線運動する少なくとも一つの部材を有する輸送配置が設けられることを特徴とする、請求項２５に記載の真空処理装置。
【請求項２８】
反応排気鐘が反応空間を取り囲み、かつ前記反応排気鐘から少なくとも部分的に距離を置いて、反応装置排気鐘が前記排気鐘を取り囲むことを特徴とし、前記反応排気鐘ならびに前記反応装置排気鐘はそれぞれポンプ接続部を有する、請求項２１から２７のいずれかに記載の真空処理装置ないしＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置。
【請求項２９】
前記反応排気鐘のポンプ接続部のポンプ横断面が、前kに反応装置排気鐘のポンプ接続部のそれよりはるかに大きく、かつ双方のポンプ接続部が同じポンプ配置に導かれることを特徴とする、請求項２８に記載の真空処理装置ないしＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置。
【請求項３０】
前記反応装置排気鐘が冷却配置と作用接続していることを特徴とする、請求項２８または２９に記載の真空処理装置ないしＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置。
【請求項３１】
前記反応装置排気鐘の壁が少なくとも部分的に二重壁として形成され、かつ前記二重壁の間の空間に冷却配置が装着されることを特徴とする、請求項３０に記載の真空処理装置ないしＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置。
【請求項３２】
前記反応装置排気鐘が部材のための装填／積降ろし開口部を少なくとも一つ有し、かつ前記反応排気鐘は、モータ駆動により前記排気鐘と合体可能、あるいは排気鐘を開けるために分離可能な、互いにモータ駆動によって運動可能な二つの排気鐘パーツにさらに分割されることを特徴とし、前記両パーツの分離線は合体した状態で前記装填／積降ろし開口部に整列する、請求項２８から３１のいずれかに記載の真空処理装置ないしＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置。
【請求項３３】
前記積降ろし／装填開口部が水平に配向され、かつ前記両パーツの分離線はパーツが合体した状態で、前記装填／積降ろし開口部側を向いたその長手方向の大部分が、同様に水平に延びることを特徴とする、請求項３２に記載の真空処理装置ないしＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置。
【請求項３４】
反応排気鐘の前記両パーツの一方に、複数の円盤形状部材用キャリヤが、水平に整列し、かつ前記反応排気鐘パーツの相対運動の方向に積み重ねられたそれぞれ少なくとも一つの円盤形状部材のための複数の受容部と共に、前記パーツの相対運動により制御されてそ
のつど前記受容部の内の一つが装填／積降ろし開口部に整列するよう、固定されることを特徴とする、請求項３３に記載の真空処理装置ないしＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置。
【請求項３５】
前記部材が直線相対運動によって分離可能ないし再び合体可能であることを特徴とする、請求項３２から３４のいずれかに記載の真空処理装置ないしＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置。
【請求項３６】
反応排気鐘の前記分離可能な両パーツの一方が反応装置排気鐘に固定して取り付けられることを特徴とする、請求項３２から３５のいずれかに記載の真空処理装置ないしＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置。
【請求項３７】
プロセスガスを含有するガスタンク配置からガス供給配置が反応排気鐘内に合流し、かつ反応排気鐘壁の少なくとも内部表面が、所定のプロセス温度に達したプロセスガスに耐える材料から、好ましくは黒鉛からなることを特徴とする、請求項２８から３６のいずれかに記載の真空処理装置ないしＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置。
【請求項３８】
反応排気鐘と反応装置排気鐘との間に加熱配置があることを特徴とする、請求項２８から３７のいずれかに記載の真空処理装置ないしＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置。
【請求項３９】
加熱配置と、反応排気鐘の内部空間との間に、熱拡散配置があることを特徴とする、請求項３８に記載の真空処理装置ないしＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置。
【請求項４０】
反応排気鐘の中に、複数部材のためのキャリヤがあり、かつ前記キャリヤには少なくとも一つの、好ましくは複数の熱探子が装着されることを特徴とする、請求項２８ｋら４０のいずれかに記載の真空処理装置ないしＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置。
【請求項４１】
前記少なくとも一つの熱探子が温度制御ループの実際値記録器であり、かつ加熱配置がその操作端として反応装置排気鐘と反応排気鐘との間に、かつ／または反応排気鐘内部に、好ましくは少なくとも部分的にキャリヤにも、設けられることを特徴とする、請求項４０に記載の真空処理装置ないしＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置。
【請求項４２】
キャリヤに少なくとも一つの熱探子があることを特徴とする、複数部材のためのキャリヤを備えたＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置。
【請求項４３】
キャリヤに少なくとも一つの加熱エレメントが設けられることを特徴とする、請求項４２に記載のＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置。
【請求項４４】
前記少なくとも一つの熱探子が、キャリヤのための温度制御ループの実際値記録器であることを特徴とする、請求項４３または４４に記載のＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置。
【請求項４５】
キャリヤがそれぞれ一つの部材につき複数の受容部を有し、かつ前記少なくとも一つの熱エレメントは受容部の一つに、そこに受容された構造エレメントと温度に関し密接に連結するように装着されることを特徴とする、請求項４１から４４のいずれかに記載のＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置。
【請求項４６】
ＣＶＤプロセス中に原子層溶着（ＡＬＤ／Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が行われることを特徴とする、請求項１から２０のいずれかに記載の方法。
【請求項４７】
ＣＶＤプロセス中に深溝層析出が行われることを特徴とする、請求項１から２０のいずれかに記載の方法。
【請求項４８】
ＣＶＤプロセス中にエピタキシシャル層析出が行われることを特徴とする、請求項１から２０のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体構造エレメントまたはその中間生産物の製造分野、あるいはより一般的に、特にプロセスの清潔さに関して、半導体エレメント製造の場合と同様の高度な要求がそれらの製造に求められる構造エレメントの製造分野に関するものである。
【０００２】
ここで、「構造エレメント」とは以下において、それ自体商品として取り扱われ得る、完成した部材のことであり、例えばそのような構造エレメントとして半導体チップが挙げられる。
【背景技術】
【０００３】
製造の際処理されるのは、最終的に上述の「構造エレメント」になる「部材」である。例えばウェハである「部材」は、その処理後、最終的に一つまたは複数の構造エレメントに使用される。したがって例えば、処理された部材であるウェハは、一つまたは複数のチップという構造エレメントとなる。
【０００４】
前記構造エレメントは特にまた、光電子工学、光学、またはマイクロメカニクスの構造エレメントであり、ないしはそれらの中間生産物である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記製造方法の枠内で薄い層を析出するには、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ物理蒸着）法と、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ化学蒸着）法とが競合する。
【０００６】
そこでこの発明は、ＣＶＤ法による上記のような層析出の際に生じる諸問題を前提とする。
【０００７】
周知のＣＶＤ層析出法は、残留ガス分圧（ＵＨＶ）と、反応させられるガス、すなわちプロセスガスがプロセスに供給される前、ないしその供給中に発生するプロセス圧（ＡＰＣＶＤ、ＬＰＣＶＤ）とによって、分類される。すなわち：
・ＡＰＣＶＤ（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ＣＶＤ：
大気圧ＣＶＤ）プロセス圧ＰPは基本的に大気圧に相当する。
【０００８】
・ＬＰＣＶＤ（Ｌｏｗ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ＣＶＤ：  低圧ＣＶＤ）
プロセス圧ＰPは０．１ｍｂａｒから１００ｍｂａｒの範囲で調整される。
【０００９】
・ＵＨＶ−ＣＶＤ（Ｕｌｔｒａ−ｈｉｇｈ  Ｖａｃｕｕｍ  ＣＶＤ：
超真空ＣＶＤ）残留ガス分圧は最大１０-8ｍｂａｒであり、プロセス圧は典型的には、１０-1から１０-5ｍｂａｒの範囲である。
【００１０】
半導体製造においても十分な品質を備えた構造エレメント／中間生産物を製造するには、特定の分野、特にＳｉＧｅ技術においてＵＨＶ−ＣＶＤ法とＬＰＣＶＤ法とが競合する。
【００１１】
例えばＵＳ  ５  １８１  ９６４からＵＨＶ−ＣＶＤ法が知られているが、この方法では、円盤形状の部材がバッチとして、それぞれ垂直に位置決めされ、かつバッチ内では水平に上下に整列した状態で、ＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置内に導入され、そこで被覆される。
すなわち、水平「重ね」である。ＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置については、さらにＵＳ  ５  ６０７  ５１１が参照されるが、周知のＵＨＶ−ＣＶＤプロセスについてはＵＳ  ５  ２９８  ４５２、ならびにＵＳ  ５  ９０６  ６８０が参照可能である。さらに、１９９０年１１月のＢ．Ｓ．ＭｅｙｅｒｓｏｎによるＩＢＭ  Ｊ．Ｒｅｓ．Ｄｅｖｅｌｏｐ．、  Ｖｏｌ．３４、Ｎｏ．６が参照される。
【００１２】
さらに、部材のバッチ処理については、当出願人による以下の文献が参考となる。
・ＵＳ−Ａ−６  １７７  １２９
・ＵＳ−Ａ−５  ５１５  ９８６
・ＵＳ−Ａ−５  ６９３  ２３８
ここで指摘しておくと、この出願の中でＣＶＤプロセスについて述べられる場合は、プラズマ援用に言及しない限り、プラズマ援用しないプロセスのことである。
【００１３】
ＵＨＶ−ＣＶＤ法の枠内で、例えばＵＳ  ５  １８１  ９６４に記載された反応装置によるバッチ法、すなわち複数の部材が同時にＣＶＤプロセスにかけられる方法が知られている一方、ＬＰＣＶＤ法では通常、一度に唯一つの部材だけがＣＶＤプロセスにかけられる。これらの方法は共に、プロセス温度を低くせざるを得ない（部材の破損を防ぐ処理）ため、比較的低い被覆率しか許容せず、一度に唯一つだけの部材がＣＶＤ処理されるシステムは、バッチＣＶＤ処理を可能にするＵＨＶ−ＣＶＤ法と装入量を比較すると不利である。しかしながら他方、ＬＰＣＶＤ法における単一部材の取り扱いはＣＶＤ処理プロセスないしＬＰＣＶＤ反応装置への、かつそれからの真空内自動操作が可能にし、その他の前置ないし後置された処理プロセスないし処理ステーションからの、ないしそれらへの真空内自動操作を可能にする。
【００１４】
ＵＨＶ−ＣＶＤプロセスでは、製造中の部材バッチが清潔な空間の周囲雰囲気の中ＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置へ、あるいはそこから出されて輸送され、前置ないし後置された処理プロセスから、あるいはそれらの処理プロセスへと輸送される。
【００１５】
したがって、当然ながら品質要求を遵守しつつ、その装入量が決定的な多さである工業製造に関しては、前記競合する二つの方法は共に最適ではない。
【００１６】
そこでこの発明の課題は、半導体構造エレメントの製造において、特にプロセスの清潔さに関する品質要求を保証しながら、前述の欠点を決定的に除去する、構造エレメントまたはその中間生産物の製造方法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明の第一の観点によるとこの課題は、構造エレメントまたはその中間生産物を以下の方法で製造することにより、達成される。すなわち、製造中の構造エレメントが部材として、
（ａ）まず処理プロセスにかけられ、次に、
（ｂ）複数の部材が同時に、超真空条件下でＣＶＤプロセスにかけられるが、
その際、上記処理プロセスは同様に真空プロセスであり、かつこのプロセスから次のＣＶＤプロセスへの部材の供給は真空中で行われる。
【００１８】
したがって上述の課題を解決するにあたり、この発明が前提とするのは、競合する方法の内の一つ、すなわちＵＨＶ条件下で部材がバッチとしてＣＶＤプロセスかけられるＵＨＶ−ＣＶＤ法である。しかしながらここで、ＣＶＤプロセスに前置された部材処理プロセスも同様に真空プロセスとして実現され、部材はこのプロセスから、引き続き真空中を次のＣＶＤプロセスへと供給される。
【００１９】
これにより、バッチ処理によるＵＨＶ−ＣＶＤプロセスの利点も維持され、かつＬＰＣＶＤについてのみ知られる部材の単一処理によって容易に実現可能な利点も引き継がれる。すなわち、当該被覆プロセスの前に設置された処理プロセスを真空プロセスとして形成し、さらにこの前置された処理プロセスから層析出プロセスへの輸送も同様に真空内で行う、という利点である。これによって特に、極めて厳しい規定を遵守しても清潔度を所望のレベルに清潔度を保つのがほとんど不可能な、清浄空間周囲雰囲気内での部材輸送という、従来のＵＨＶ−ＣＶＤ法において問題であった段階が消失する。
【００２０】
始めに述べられた課題はまた、この発明の第二の観点によると、超真空条件下で複数の部材が同時に一つの同じＣＶＤプロセスにかけられる、部材またはその中間生産物の製造方法によって解決する。しかも、ここでは円盤形状の複数の部材が、超真空条件下で水平に整列してＣＶＤプロセスにかけられる。
【００２１】
したがってこの第二の観点においても、上記の課題を解決するには、上述のような競合する二つの方法の内ＵＨＶ−ＣＶＤ法が考慮に値する。さらに、従来のＵＨＶ−ＣＶＤ法の部材バッチの取り扱いに関して一般的な、バッチ内における円盤形状部材の垂直整列（ＵＳ  ５  １８１  ９６４を参照）は、部材の前置および／または後置操作に関して基本的に不利であり、したがってこれは、自動化された構造エレメントの製造という上記の課題に照らすと、極めて大きな障害であることがわかる。
【００２２】
したがって始めに述べられた課題はまた、部材が円盤形状である限り、それをＵＨＶ−ＣＶＤバッチ処理する際、超真空条件下の前記ＣＶＤプロセスに水平整列でかけられることによって、容易に解決する。
【００２３】
この発明の第一の観点による、この発明の方法の好ましい一実施形態では、この方法が、第二の観点による措置と組み合わされる。したがって好ましくは、前置された処理プロセスが真空であり、このプロセスからＵＨＶ条件下にある次のＣＶＤプロセスへと部材が真空中を供給されるが、その際、円盤形状に形成された部材がさらに水平方向に整列し前記処理プロセスならびにＣＶＤプロセスにかけられ、かつまたこの水平整列で前記処理プロセスから次のＣＶＤプロセスへと輸送される、という方法が提案される。
【００２４】
上述のような構造エレメントの製造の際には、ＣＶＤ層析出プロセスの直前に部材の洗浄プロセスを前置するのが普通であり、必然である。従来のＵＨＶ−ＣＶＤ法では、後にＣＶＤによって被覆されるべき表面の汚染および自然成長酸化物からの洗浄が、場合によっては複数の処理段階を含み、通常は希釈弗化水素酸内での部材処理、いわゆるＨＦ浸漬で終了する洗浄方法によって行われる。洗浄段階がこれによって終了した後、被覆さるべき部材表面が清浄空間雰囲気内を通過中新たに汚染されることのないように、部材はできるだけ短時間でＣＶＤプロセス空間へ通される。この発明の方法の好ましい一実施形態では、ＣＶＤプロセスに前置された洗浄プロセスとＣＶＤプロセスとの間、部材は真空内に留まる。
【００２５】
しかしながら、上記の観点に立つこの発明によると、部材の輸送は結局のところＣＶＤプロセスまで真空内で行われるので、真空を出ない限り、もはやＣＶＤプロセスの直前に行われる処理プロセス自体が洗浄プロセスである必然性はなく、洗浄プロセスとＵＨＶ−ＣＶＤプロセスには例えば中間貯蔵プロセスや温度調整プロセスを間に接続することも全く可能である。
【００２６】
前述の双方の観点に立つこの発明による方法の、もう一つの好ましい実施形態では、この円盤形状である限り部材は水平に位置決めされながら、垂直に上下に積み重ねられて同時にＣＶＤプロセスにかけられるよう、提案される。こうして、円盤形状で、水平に位置決めされ上下に積み重ねられた部材のバッチが得られる。
【００２７】
部材を既にバッチとして、ＣＶＤプロセスに前置された処理プロセスにかけ、しかしながら特に部材を既にバッチとしてＣＶＤプロセスに輸送することは全く問題がないにしても、さらに好ましくは、部材を個々に輸送してＣＶＤプロセスのために積み上げ、かつ好ましくはまた個別輸送によって積み降ろす、という方法が提案される。
【００２８】
これによって、部材のそれぞれの輸送取り扱いにおいて、引き続き個別輸送が採用されるにも関わらず、層析出の際にはバッチ処理が十全に利用可能である、という利点が活かされる。
【００２９】
これは特に、今日では半導体構造エレメント製造用ウェハの大きさが既に２００ｍｍｘ２００ｍｍ、ないしその直径が２００ｍｍであり、したがってバッチ輸送が極めてコスト高であるため、大きな利点である。
【００３０】
上に説明され、これからさらに詳述されるであろう実施形態においては、この発明の方法、また同様に提案されたこの発明のＣＶＤ反応装置、ないしこの発明によって提案された、そのような装置を備えた真空処理装置によって、特にウェハのような円盤形状で、２００ｍｍｘ２００ｍｍより大きな、ないし相応の直径の部材を自動的に加工することが問題なく可能となり、さらに少なくとも３００ｍｍｘ３００ｍｍの大きさ、ないし直径が少なくとも３００ｍｍの部材を加工することさえ可能となる。当該部材が大きいほど、バッチ輸送に対し個別操作の部材輸送を実現することがより一層有利となる。好ましい措置として提案されたこの方法により、ウェハの大きさの拡大についてはもはや限界がない。
【００３１】
この発明の方法による、好ましいもう一つの実施形態においては部材は、超真空条件下でのＣＶＤプロセスを含む二つ以上の処理操作を受け、真空内を一つの操作から他の操作へと連続的に、少なくとも部分的に直線状かつ／または円の切片形状である輸送軌道に沿って、輸送される。
【００３２】
こうして、超真空条件下でのＣＶＤプロセスは一つのプロセスステーションとして複数プロセス製造方法、すなわち本来のクラスタプロセスに組み込まれる。その際部材は通常、真空下の中央輸送室内にあって自由なプログラムで、あるいは所与の順序で一つのプロセスステーションから他のプロセスステーションへと輸送され、そこで処理される。そこで実施される操作は例えば、前記ＵＨＶ−ＣＶＤプロセスの他に、スルース搬入およびスルース搬出操作、洗浄操作、さらに被覆操作、エッチング操作、移植操作、例えば所定の温度に達するための、調整操作であり、中間貯蔵操作であり得る。
【００３３】
この発明による、極めて好ましいもう一つの実施形態では、この発明に従って採用される少なくとも一つのＵＨＶ−ＣＶＤプロセスに、プラズマ援用反応性部材処理プロセスが前接続および／または後接続される。その際、極めて有利な実施形態では、このプラズマ援用反応性処理プロセスがそのつど低エネルギプラズマ放電で操作され、それぞれ処理され単数または複数の部材の表面におけるイオンエネルギＥは以下のとおりとなる。すなわち、
【００３４】
【数１】
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【００３５】
この場合、好ましくはこの発明にしたがって使用されるＣＶＤプロセスと組み合わせて使用されるこの低エネルギプラズマ援用反応性プロセスは、プラズマ援用ＣＶＤプロセスであり得るが、特にプラズマ援用反応性洗浄プロセスでもあり得る。この好ましい組み合わせには、ＵＨＶプロセスに前置された低エネルギプラズマプロセスはその表面作用が、ＵＨＶ−ＣＶＤプロセスのための表面条件に合うように最適に調整される、という大きな利点がある。
【００３６】
特に好ましいことに、特に水素および／または窒素プロセス雰囲気内での単数または複数の低エネルギプラズマ援用洗浄プロセスが、ＵＨＶ−ＣＶＤプロセスに直接または、例えば調整プロセスのようなその他のプロセスが間に挟まれて、前接続される場合、それらの周知の不動態化作用が、ＵＨＶ−ＣＶＤプロセスまで当該表面を確実に清浄に保つのに利用される。
【００３７】
この洗浄プロセスについては、当出願人の出願である以下の文献、すなわち：
・ＷＯ  ９７／３９４７２
・ＷＯ  ００／４８７７９
ならびに、米国特許出願：
・０９／７９２  ０５５
を参照されたい。
【００３８】
この洗浄方法により、洗浄された表面を接着前に空気に晒すことがそもそも可能となると、この表面はＵＨＶ条件の前にただ「低圧」真空条件にのみさらされるが、この場合最適なＵＨＶ−ＣＶＤ被覆が可能となる。
【００３９】
特に好ましい実施形態では、そのような低エネルギプラズマ援用反応性洗浄プロセスがＣＶＤプロセスの直前に前接続される。
【００４０】
この発明による方法の好ましいさらなる一実施形態では、そこでＣＶＤプロセス処理されるべき部材が反応空間に装填かつ／または積み降ろされる間、反応空間内には、好ましくは水素を含むガスのガス流が維持される。これによって、反応装置空間への装填および／またはそこからの積み下ろしのため止むを得ずこの空間を開ける際、この空間が汚染されることはないと保証される。
【００４１】
半導体構造エレメントの製造ないし、始めに述べられたように、半導体構造エレメントと同様の品質要求を伴う構造エレメントの製造の枠内において、層をＣＶＤ成長させるには、被覆プロセス中の均一な被覆温度分布が極めて重要となる。これは、超真空条件下での周知のＣＶＤ方法では、ＵＨＶ反応装置の外側に、したがって清浄空間の標準雰囲気に接して、分割された加熱エレメントが反応装置外壁に沿って分散設置されることにより、達成される。加熱エレメントの数、およびそれら個々の加熱出力の調整により、反応空間内の温度の均一性を最適にすることが可能である。
【００４２】
したがってまた、この発明による方法の好ましい実施形態では、ＣＶＤプロセスプロセスが実施される反応空間内の平均温度および温度分布が測定および制御され、好ましくは測定および調節される。
【００４３】
しかしながらその際まず重要なのは、これらの値、すなわちＣＶＤプロセスで処理された部材そのものにおける平均温度および温度分布を制御することである。したがって、好ましいもう一つの実施形態では、ＣＶＤプロセス中に部材自体の平均気温と、好ましくはまた温度分布とを測定かつ制御し、好ましくは測定かつ調節することが、提案される。
【００４４】
既に述べられたように、従来のＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置の反応装置空間は、外壁に沿って配置された加熱エレメントによって加熱される。この発明による方法のはるかに好ましいもう一つに実施形態では、ＣＶＤプロセスが実施される反応空間内の温度が、反応空間を包む真空排気鐘内部の真空に配置された加熱エレメントによって調整される。
【００４５】
この発明による方法の好ましいもう一つの実施形態では、ＣＶＤプロセス用の反応空間がまず少なくとも１０-8ｍｂａｒの超真空にまで排気され、次に反応空間へのプロセスガスまたはプロセスガス混合物の注入により、その中の全圧がプロセス圧まで高められるが、その際その反応空間は真空に取り囲まれ、その全圧はプロセス圧の範囲内であるか、好ましくはより低い。
【００４６】
これによって、反応空間がそれを取り囲む真空に対し真空密である必要はなくなり、あるとすれば、反応空間から周囲の真空内への残留ガスの拡散が、反応空間内の環境にほとんど影響を及ぼすことなく、生じることになる。
【００４７】
その際、反応空間とそれを取り囲む真空はそれぞれ別々に排気されるのが好ましい。
【００４８】
この発明による方法の、もう一つの好ましい実施形態では、反応空間とそれを取り囲む真空とが、外部が周囲雰囲気と接する排気鐘内に設けられ、かつ反応空間は部材を積降ろしかつ／または装填するために、反応空間を取り囲む真空を介して排気鐘の装填／積降ろし開口部と連絡する。
【００４９】
この発明による方法の、好ましいもう一つの実施形態では、部材がＣＶＤプロセス用の反応空間内に装入され、かつそれが閉じられた後、好ましくは水素および／またはプロセスガスあるいはプロセスガスの混合物を含むガスが反応空間内に注入される中、部材の温度が均衡した状態に導かれる。
【００５０】
ガスの注入により、その熱伝導率に応じて、部材の温度均衡状態への到達が加速される。
【００５１】
あらゆる観点に立ったこの発明の根底となる、始めに述べられた課題の枠内ではまた、ＣＶＤプロセスの反応空間に一旦装入された部材ができるだけ迅速かつ支障なく、その温度均衡に到ることが重要である。この要求を満たすこと自体がまた、そのようなプロセスの装入量を上げるのに少なからず貢献する。したがってこの発明の第三の観点によると、複数の部材が超真空条件下にある同じＣＶＤプロセスに同時にかけられ、かつ部材は加熱エレメントによって加熱され、さらに前記加熱エレメントは真空を介して部材と温度作用関係にある、上記のような構造エレメントまたはその中間生産物の製造方法が提案される。
【００５２】
さらに、もう一つの好ましい実施形態では、ＣＶＤプロセスの間、部材はキャリヤに保持され、かつ好ましくはそれぞれ個々の部材に割り当てられた加熱エレメントが、前記キャリヤに設けられる。
【００５３】
したがって、加熱エレメントと部材との間の温度係合が最適な状態で直接発生し、かつこれらの加熱エレメントは、それぞれ部材の温度平均値調節と、好ましくはまた温度分布調節を目的とした、部材の平均温度ないし温度分布に関する操作端として使用され得る。特に、各々の部材における平均温度の制御および／またはこれらの部材に沿った温度分布に関し、それぞれの実際値、実際温度ないし実際温度分布を各々の部材につきできるだけ直接測定できることは、極めて有利である。これは、温度調整器、すなわちそれぞれ複数の加熱エレメントが温度に関しそれぞれの部材と密接に連結していようと、温度分布もまた調節されるべき場合に特にあてはまる。したがって、この発明の第三の観点によるこの発明の方法のもう一つの好ましい実施形態では、ＣＶＤプロセスの間、部材がキャリヤに保持され、かつ好ましくは部材にそれぞれ割り当てられた、熱探子がキャリヤに設けられるよう、提案される。
【００５４】
この発明の方法の極めて好ましい実施形態では、第一、第二、および第三の観点によるこの発明の解決策が組み合わされて利用される。
【００５５】
上述の課題を解決するため、さらに第一の観点から、反応装置内で同時に処理されるべき複数の部材につき一つのキャリヤがあり、さらに反応装置は少なくとも一つの装填／積降ろし開口部を有し、かつ前記開口部は部材のための真空輸送室と連絡する、超真空ＣＶＤ反応装置を備えた真空処理装置が提案される。
【００５６】
上記第二の観点からさらに、円盤形状の部材を受容するキャリヤが水平位置で、かつ垂直に積み重ねられて形成される、反応装置内で同時に処理されるべき複数の円盤形状部材のためのキャリヤを備えた超真空ＣＶＤ反応装置が提案される。
【００５７】
この発明による真空処理装置、ならびにこの発明による超真空ＣＶＤ反応装置のさらなる好ましい実施形態は、以下に続く実施例の説明により当該業者には明らかであり、また特に請求項２３から４５に詳述される。
【００５８】
この発明による製造方法に関し、特別に好ましい実施形態は、単独原子層または層システムの布設、いわゆる原子層溶着（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）のためのＣＶＤプロセスの採用、および／または深ならい削りを伴う表面被覆、例えば幅と奥行きの比率が１：５であるか、より小さい（１：１０、１：２０、．．．）溝または穴構造、いわゆる深いトレンチのような深い刻み目を有する表面被覆のためのＣＶＤプロセスの採用、さらに／またはエピタキシャル層またはヒテロエピタキシャル層の布設のためのＣＶＤプロセスの採用に関するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
以下では、例として図面を参考にこの発明の説明がなされる。
【００６０】
図１には、特にこの発明による製造方法を実施するための、この発明の第一の観点に立った真空処理装置の概略が示される。ＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置１は、処理されるべき複数の部材からなるバッチのためのキャリヤ３を有する。真空ポンプ配置５によって、反応装置１内の反応空間Ｒは超真空条件まで、好ましくは最大でも１０-8ｍｂａｒの気圧まで排気される。ＣＶＤプロセスでは不可欠なように、反応装置１には、ガスタンク配置７からプロセスガスまたはプロセスガス混合物Ｇが注入され、プロセスガスまたはプロセスガス混合物Ｇの活性化のため、特にキャリヤ３に置かれた部材４が、概略的に図示された加熱配置９によって必要な反応温度まで加熱される。
【００６１】
ＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置１は通常、弁によって開閉可能な装填／積降し開口部１１を有する。この発明の第一の観点によると、開口部１１はＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置１の反応空間Ｒを真空輸送室１３と結びつけるが、この真空輸送室１３は、真空ポンプ配置１５で概略的に示されたように、操作中真空に維持される。その室内では、双方向矢印Ｔで概略が示された輸送配置が部材を特に反応装置１へ、ないし反応装置１から輸送する。さらに、少なくとも一つのさらなる処理室１７が輸送室１３に連結されるが、その処理室は、スルース室、もう一つの真空輸送室、被覆室、洗浄室、エッチング室、加熱室、中間貯蔵室、移植室であり得る。
【００６２】
この発明の第一の観点において重要なのは、ＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置１のバッチ・キャリヤ３が真空輸送室１３を介して装填および／または積降ろしされることであり、かつこの発明の製造方法の第一の観点により、反応装置１内での超真空条件下にあるＣＶＤプロセスに供給される前に、部材は既に直接真空内にある、という点である。
【００６３】
より一層好ましくは、反応装置１に輸送Ｔに関し直接前接続されたさらなる室１７は、図１のポンプ配置１９で示されたように、真空室であり、特に実際「その場で」使用される洗浄室である。部材は、真空が途切れることなく、室１７から反応装置へと輸送Ｔされる。そこで部材はキャリヤ３上のバッチとして全て同時に処理される。
【００６４】
図２には、この発明の第二の観点による、この発明の製造方法とそれに応じたＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置が、図１と同様の図で、すなわち極めて簡単な概略図で示される。
【００６５】
真空ポンプ配置５で概略が示されたように、好ましくは最大でも１０-8ｍｂａｒである残留ガス分圧ＰRに相当する超真空条件まで排気された、この発明による超真空ＣＶＤ反応装置１ｂでは、部材２１はバッチとして同時に、バッチキャリヤ３ａに保持されて、ＣＶＤ処理される。部材２１は円盤形状である。既に図１について説明されたように、プロセスガスまたはプロセスガス混合物Ｇがガスタンク配置７から反応装置１ｂに供給され、部材２１は加熱配置９によって所望のプロセス温度まで加熱される。
【００６６】
この発明によると、図２に示されたように、円盤形状部材２１はバッチとしてバッチキャリヤ３ａ上に水平に位置決めされ、かつ垂直に上下に積み重ねられて、ＵＨＶ−ＣＶＤプロセスの間バッチキャリヤ３ａ保持される。
【００６７】
図３にはまた、図１ないし図２と同様に、この発明による真空処理装置ないしこの発明による製造方法の好ましい一実施形態が示され、この発明の第一および第二の観点が組み合わされて実現される。ＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置１ｂは、図２に図示され、かつ説明されたように形成される。真空輸送室１３ａ経由で、バッチキャリヤ３ａに上述のような様態および方法で装填される、連続して現れる個々の円盤形状部材２１が装入される。これによって、輸送室１３ａ内での部材バッチ全体の困難で複雑な取り扱いが回避される。
【００６８】
上述のように破線で示された一つまたは複数の処理室１７ａでは、好ましくは同様に水平に位置決めされた部材２１が処理され、その後輸送室１３ａ経由で個々にＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置に供給され、部材はそこでキャリヤ３ａ上に水平に整列し垂直に装填されて同時に処理される。しかしながらその際、個々の、または全ての処理室１７ａで複数の部材をバッチとして積み重ね、しかしながらそれらを個々に反応装置１ｂおよび／または室１７ａに供給することは、全く問題なく可能である。
【００６９】
図４では、部分的に縦断面図で、好ましくはこの発明による製造方法を実施するために、ないしこの発明による真空処理装置の一部として使用される、この発明によるＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置の好ましい一実施例が示される。
【００７０】
それ自体がこの発明によるＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置は、好ましくはステンレス鋼からなる反応装置排気鐘４１を含む。この反応装置排気鐘は集中的に冷却されるが、そのためその壁部４１ａは少なくとも部分的に、冷却機構と温度に関し密接に連結される。好ましくは図４に示されたように、壁部４１ａが少なくとも部分的に二重壁として形成され、冷却間隙４３を有する。その中には（図示されず）、冷却媒体導管システムが統合される。
【００７１】
図４の内壁４１ａは単一構造として図示され、円筒形状であるが、組み立て式としても、また場合によっては円筒形からは逸脱した形でも実現可能である。反応装置の内部空間Iの上部および下部は同様に集中冷却されたフランジ４５oと４５uとによって真空密閉される。図４には、フランジ４５ouを冷却するための冷却媒体導管システムが４７oないし４７uで示される。
【００７２】
反応装置内部空間Iの内側では、反応排気鐘４８がＵＨＶ−ＣＶＤ法のための本来の反応空間Ｒを内包する。反応排気鐘４８の壁部４８ａの少なくとも内側表面は、反応空間Ｒ内でＵＨＶ−ＣＶＤプロセスの間使用されるプロセスガスに対して不活性な材料から製造される。
【００７３】
反応排気鐘４８内部の反応空間Ｒはポンプ連結部４９を介して超真空条件まで排気される。残りの反応装置内部空間Iはポンプ連結部５１を介して基本的に、反応空間Ｒ内部のプロセス圧に相応する圧力まで排気される。したがって反応空間Ｒのポンプ連結部４９によって、好ましくは最大でも１０-8ｍｂａｒの残留ガス分圧まで、ないしプロセス中は１０-1ｍｂａｒから１０-5ｍｂａｒのプロセス圧まで排気される一方、残りの内部空間Ｉは、基本的にＵＨＶ−ＣＶＤプロセス中の反応空間Ｒ内の全圧にも相当する残留ガス圧まで、すなわちプロセスガスの注入後は、プロセス圧に応じてそれぞれ１０-1ｍｂａｒから１０-5ｍｂａｒの圧力にまで排気される。
【００７４】
図４によると、ポンプ連結部５１および４９は共に同じポンプ配置５３によって操作される。それぞれの排気効果は、ポンプ連結部４９ないし５１のポンプ断面を相応に量定することにより定められ、これは特にまた弁５５の援用により、好ましくはバタフライバルブの援用により実現される。しかしながらまた、反応空間Ｒおよび、反応装置内部空間Ｉの残余空間を別々のポンプ配置で排気することも可能であることは自明である。
【００７５】
操作中、すなわちＵＨＶ−ＣＶＤプロセス中、反応空間Ｒ内と反応装置内部空間Ｉの残余空間内とを占める全圧は基本的に同じであるため、反応空間Ｒは反応装置内部空間Ｉの残余空間に対し必ずしも絶対的真空密で密閉される必要はない。しかしながらこの分離は、プロセス操作中、反応空間Ｒ内からと反応装置内部空間Ｉの残余空間へのガス拡散がほとんど生じない程度に密である。その際の反応装置内部空間Ｉの残余空間内の全圧は、ＣＶＤプロセス中反応空間Ｒ内の全圧より幾分小さく選択され得るのが好ましい。反応空間Ｒ内部には、図４に示された好ましい実施形態では例えばウェハとして形成された、円盤形状の部材を水平に位置決めし、かつ垂直に積み重ねて受容する、部材エレメントキャリヤ５７が装着される。双方向矢印Ｗで示唆されたように、キャリヤ５７は垂直に駆動制御されて上下に移動可能である。これは基本的に、図３を見ると、図３の個々の円盤形状部材２１をバッチに受容可能であり、ないしそのような部材をそれぞれ図３の開口部１１ａと同様の装填／積降ろし開口部を通して、受け渡し可能であるためである。図４の好ましい実施形態では、装填／積降ろし開口部は反応排気鐘４８の壁４８ａと、反応装置排気鐘４１の壁のどちらを通っても、反応装置外部から反応空間Ｒへの交互の干渉を可能にしなければならない。図４の好ましい実施形態では、反応排気鐘４８はさらに上部４８oと下部４８uとに分割される。キャリヤ５７は上部４８oに固定される。リフト機構５９の援用により、反応排気鐘４８の上部４８oが、したがってまたキャリヤ５７が持ち上げられる。壁部４１ａには、スリット弁６１によって閉じることのできる装填／積降ろし開口部６３が設けられ、しかも反応排気鐘４８の上部４８oと４８uとの間で排気鐘４８が閉じられた状態で形成される分離線６５に少なくともほぼ一直線に並ぶ対称平面Ｅを有する。
【００７６】
この反応装置の装填および積降ろしは以下のように行われる。
【００７７】
反応排気鐘４８の上部４８oはリフト機構５９によって、したがってキャリヤ５７と共に、持ち上げられる。制御された段階駆動により、キャリヤ５７上の積降ろしないし装填されるべき部材受容部５６は、装填／積降ろし開口部６３の高さに位置決めされる。こうしてこの開口部６３を介して、円盤形状の部材６５で図４に示唆されたように、開口部６３にフランジを介して接合された輸送機構を介してキャリヤ５７ないしその受容部５６が連続して装填ないし積降ろしされ得る。
【００７８】
キャリヤ５７が処理されるべき部材、特にウェハで満載となると、上方部分４８oがキャリヤ５７と共に下げられることにより、反応排気鐘４８が閉じられる。
【００７９】
自明のことながら、例えば装填と積降ろしを分離して行うため二つの開口部６３を設けることは可能である。
【００８０】
装填および積降ろしの間、反応空間Ｒは必要なプロセス温度に維持される。そのため反応排気鐘４８を取り囲む、したがって真空の残余空間Ｉには、加熱配置６７が取り付けられる。この加熱配置６７は好ましくは多領域放射ヒータとして形成される。さらに、加熱配置６７と反応排気鐘４８Ｒとの間の温度均一性を改善するため、例えば黒鉛からなる熱拡散器６９が設けられる。拡散器６９を個々の部材として設ける代わりに、反応排気鐘４８の壁部４８ａの内側および／または外側が拡散材料、好ましくは黒鉛で被覆されることにより、拡散機能を反応排気鐘４８の壁部４８ａと一体化することもまた可能である。場合によっては、排気鐘４８の壁部が、好ましくは黒鉛のような拡散材料から製造され、反応空間Ｒを直接制限するため、加熱されたプロセスガスに対し不活性な材料、例えばＳｉやＳｉＣによって内側が被覆されることにより、拡散器として作用し得る。
【００８１】
好ましくはさらに、図４に示されたように、加熱配置６７と壁４１ａの内部表面との間に、例えば多孔性黒鉛材料からなる熱絶縁体７１が埋め込まれる。
【００８２】
反応排気鐘４８が閉じられると、キャリヤ５７に保持された部材５６に対し層析出のための本来のプロセスが開始可能である。ガス注入システム７３を介して、ガスタンク配置５２からプロセスガスまたはプロセスガス混合物Ｇが反応空間Ｒへ供給される。適切に調整された部材温度および好ましくは温度分布で部材がそれぞれのガスに晒される間、定められた所望の層析出が、注入されたプロセスガスの種類および時間に応じて生じる。
【００８３】
既に始めに述べられたように、半導体構造エレメントにとっても十分な品質を備えた、ＵＨＶ−ＣＶＤによる層析出にとっては、ＣＶＤプロセス中の部材が均一に分布した同じプロセス温度を有することが、大変重要である。真空中にあって加熱配置６７がいかに配置されるかは、図４について説明された。
【００８４】
次に、図４では概要を述べるため省かれたが、図５に概略が示されたように、反応排気鐘４８の壁部４８ａに沿って複数の放熱器６７ａ、ｂ、ｃ．．．が配置される。好ましくは反応空間Ｒの内部に複数の熱探子７５ａ、７５ｂ等が取り付けられる。熱探子の出力信号は好ましくはデジタル化されて計算ユニット７７に与えられ、そこでまず、ユニット７７のブロックで示唆されたように、反応空間Ｒ内の温度分布υ（ｘ，ｙ）が、さらに平均温の度準位υが熱探子７５ａ、ｂ、ｃの出力信号から算出される。計算ユニット７７にはさらに、図５に概略的に示された基準値ユニット６８から、所定のないしあらかじめ設定可能な準位υの温度分布べき値Ｗが入力され、これが計算ユニット７７内で分布実際値と比較される。好ましくはまたデジタル加工する調整ユニット７９が一体化された計算ユニット７７の出力側では調整のため、加熱エレメント６７ａ，ｂ．．．のそれぞれにつき調整信号Ｓａ，ｂ，ｃ．．．が出力され、その結果、調整部材として作用するこれらの加熱エレメント６７ａ，ｂ．．が異なる時間および異なる値で調整されることにより、反応空間Ｒ内の温度分布υ（ｘ，ｙ）と、その温度準位υが所定の分布べき値および所定のべき準位に調整される。
【００８５】
さらに、または図５では反応空間内Ｒにおいて好ましくは反応排気鐘４８の壁部４８ａに熱探子７５ａ，ｂ，ｃが配置される代わりに、好ましくはまた利害のある箇所に直接、すなわち部材表面ないしウェハ表面領域に直接、特に熱探子が、好ましくはまた加熱エレメントが設けられる。
【００８６】
図６では、部分拡大概略図で示された図４のキャリヤ５７に複数の構造エレメント受容部ないしウェハ受容部７７ａ、７７ｂが取り付けられる。これらの受容部７７ａ、ｂ、．．．上には、処理されるべき円盤形状部材２１が例えば突き出した支持部７９上に置かれる。次に、受容部７７ａ、ｂの部材２１側の表面にはそれぞれ好ましくは複数の加熱エレメント８１ａ、ｂが分散配置されるので、それらのエレメントは特定の部材表面と温度に関し密接に連結する。さらに熱探子８３が、載置された部材２１の領域に同様に直接分散して取り付けられる。熱探子８３によって各部材２１自体について温度分布が算出される一方、設置されるのが好ましい複数の加熱エレメント８１ａ、ｂ、ｃによって、かつ／または図４の加熱配置６７の多領域放射ヒータを介して、前記温度分布とその絶対準位が干渉を受け得る。
【００８７】
熱探子８３ないし加熱エレメント８１から、ないしそれらへの測定信号回線および調整信号回線（図示されず）は、例えばキャリヤ５７の垂直アーム５７ａを通して導かれる。
【００８８】
続いて、図４について説明されたような、反応装置の中で実施されるＵＨＶ−ＣＶＤプロセスが例として説明されるべきであろう。ここで詳細に説明されるのは、例えばヘテロバイポーラトランジスタのための、ｐドープＳｉＧｅ層の好ましい成長についてであるが、この方法はまたその他の層の布設にも問題なく適用される。
【００８９】
・反応空間Ｒは必要なプロセス温度ＴPまで、前記ＳｉＧｅ層の布設の場合５５０℃まで、加熱される。
【００９０】
・例えばタンク配置５２の、このために噴霧ガスも蓄えたガス貯蔵部からガス注入部を介して、好ましくは水素である噴霧ガスが反応空間Ｒに流入する状態で、真空輸送室１３ａに対し弁６１が開かれることにより装填開口部６３が開かれる。駆動配置５９を備えた、図４の好ましい実施形態では同時に、上部４８oがキャリヤ５７と共に持ち上げられる。
【００９１】
・噴霧ガス流を維持しながら部材、特に図４のウェハがキャリヤ５７に装填されるが、その際キャリヤ５７は（部材４８oとともに）駆動装置５９によって徐々に高く持ち上げられて、図６の空いた受容部７７がそのつど装填開口部６３および装填ロボットと整列する。
【００９２】
・キャリヤ５７が満載された後、装填開口部６３は弁６１によって閉じられ、同様に反応空間Ｒも、部材４８oと同時にキャリヤ５７が図４に示された処理位置に降下することにより閉じられる。
【００９３】
・部材ないしウェハはここで、温度均衡に達するまで、好ましくは反応空間雰囲気の熱伝導能力を高めるガスを同時に注入しながら、処理（調整）されるが、それには好ましくは再び水素ガスが、かつ／また前記ＳｉＧｅ層の製造にはシランが用いられる。
【００９４】
・熱伝導ガスがプロセスガスでないかぎり、その流れは止められ、次にガスタンク配置５２の注入配置７３を介してプロセスガスないしプロセスガス混合物Ｇが閉じられた反応空間Ｒに注入される。第一の層が部材表面ないしウェハ表面上に布設される。ｐドープされたシリコン―ゲルマニウム層を備えた部材ないしウェハをベースとして構造エレメントを製造する場合、ここではプロセスガスとしてシランが注入される。
【００９５】
・これによって第一の被覆が修了し、その他の層が布設する必要のない限り、ウェハないし部材は反応空間Ｒから取り出され得る。そのために、
噴霧ガス流、好ましくは水素ガス流が再び注入され、弁６１の開口および部材４８Ｏの持ち上げにより、１３ａで示された真空輸送室内に設けられた輸送ロボットの介入が自由となる。キャリヤ５７が再び徐々に持ち上げられ、ないし降下して、処理ウェハが前記介入のため装填／積降ろし開口部６３に整列する。
【００９６】
・しかしながらさらなる層を布設する必要のある場合には、第一の層の析出後、前記ｐドープされたＳｉＧｅ層の析出について例として説明される、以下のような手順が踏まれる。
【００９７】
・上述のようなＳｉ層の析出後、シラン流にゲルマニウムおよびヘリウムが、好ましくはシラン流の約５％添加されることにより、ドープされないＳｉＧｅ層が布設される。
【００９８】
・続いてジボラン含有Ｈｅガス流が注入されドープされたＳｉＧｅ層が布設される。このプロセス段階ではさらに、ホウ素ドーピングに並行して炭素ドーピングが行われ得る。
【００９９】
・シランのみ、およびゲルマニウム含有ヘリウムのみを注入しながら、ドープされないＳｉＧｅ層が再び析出される。
【０１００】
・シランのみを注入しながらの、ドープされないＳｉ層の析出。
【０１０１】
・引き続きここで、既に説明されたように、キャリヤ５７の積降ろしが行われる。
【０１０２】
図３に図示された、この発明の第一および第二の観点の組み合わせにより、プロセスモジュールと単数または複数設けられたＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置との間における部材輸送に際し絶対である真空条件を妨げることなく、単数または複数の真空輸送室を介してＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置をさらなるプロセスモジュールと組み合わせる極めて有利な可能性が、課せられた課題の枠内で得られる。前記ＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置の他に使用され得るプロセスモジュールは以下のとおりである。すなわち、
―  さらなる輸送モジュール
―  スルースモジュール
―  加熱モジュール
―  ＰＶＤまたはＣＶＤ被覆法のための、あるいはＰＥＣＶＤ（プラズマ強化ＣＶＤ／Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  ＣＶＤ）法のための、さらなる被覆モジュール
―  再びプラズマ補強を伴う、または伴わないエッチングプロセスモジュール
―  洗浄モジュール
―  貯蔵モジュール
―  移植モジュール
さらに、そのような多プロセスステーション装置は、個々のプロセスステーション間の部材輸送の少なくとも大部分が直線的に行われるという意味で、直線的に形成され得る。しかしながら好ましくは少なくとも部分的に、備えられたプロセスステーションが真空輸送室の周りに環状にグループ配置され、環状装置ないし環状装置部を形成する。直線状および／または環状の輸送路を介して複数のプロセスステーションが真空で操作されるそのような装置は、一般にいわゆる「クラスタ工具装置」と呼ばれる。
【０１０３】
図７には、図３について説明された原理に基づき、例えば環状装置形状を有する、この発明によるクラスタ工具装置の簡単な概略図である。この装置は、図示された例では、標準大気側にいわゆるＦＯＵＰ（前開きユニファイポッドモジュール／Ｆｒｏｎｔ  Ｏｐｅｎｉｎｇ  Ｕｎｉｆｉｅｄ  Ｐｏｄ  Ｍｏｄｕｌ）として知られるカセット取り外しモジュール９３を包含する。このカセット取り外しモジュール９３は、例えば垂直に積み重ねられた水平に横たわる２５のウェハの収容能力でウェハを取り扱う場合、少なくとも一つのウェハカセットないし部材カセット９３ａを受容するよう形成される。引き続き標準大気中で作業するウェハ操作器９５を介して、ウェハカセット９３ａから個々のウェハが第一のスルース室に輸送される。このスルース室９７が排気された後、当該ウェハは洗浄モジュール９９にさらに輸送される。これは、真空輸送室１０１と、その中の真空で作動するウェハ操作器１０１ａによって行われる。洗浄モジュール９９内では、水素雰囲気内での高温洗浄か、その他の気相洗浄か、あるいは好ましくは、後で説明される低エネルギプラズマを利用した洗浄が行われる。
【０１０４】
その際、選択された洗浄法次第で、複数の洗浄モジュールに前後して装入し、これらのモジュールでそれぞれの洗浄下位ステップを実施するのが当然有利な場合もある。好ましくはさらに、貯蔵室１０３ならびに第二の洗浄モジュール９９aが設けられる。これにより、スルース室９７からのウェハが二つの洗浄モジュール９９および９９aで並行して、したがって同時に洗浄可能であり、その後、真空中で作業する操作器１０１ａによって、貯蔵室１０３の貯蔵カセット内に降ろされる。これは、設置されたＵＨＶ−ＣＶＤ反応室１０５内のキャリヤによって受容可能な数のウェハが洗浄されてＵＨＶ−ＣＶＤ法用に貯蔵室１０３に揃うまで、置かれる。カセット受容部を備えた両室９７および１０３は、好ましくはスルース室として形成される。
【０１０５】
続いて、すなわち必要な数の洗浄されたウェハが貯蔵室１０３に揃った後、好ましくは図４についての説明されたように形成されたＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置１０５のキャリヤ５７への個々のウェハの輸送が、真空中で作動する操作器１０１ａによってごくわずかな時間で行われる。
【０１０６】
ＣＶＤプロセス後は、ＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置１０５のキャリヤ５７から二つのスルース室９７ないし１０３のいずれかへの、すなわちそれらのカセットへのウェハの逆輸送が行われ、続いてさらに、当該スルース室９７ないし１０３からカセット取り外しモジュール９３のカセットへと輸送される。
【０１０７】
図１から３で説明された原理に基づく、また好ましくは図４のＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置を用いて、ウェハは輸送、洗浄され、最後に２００ｘ２００ｍｍより大きいか、あるいは直径がφ≧２００ｍｍ、さらには少なくとも３００ｘ３００ｍｍの大きさ、ないし直径がφ≧３００ｍｍのバッチ形状でＵＨＶ−ＣＶＤ処理され得る。これはまた特に、ＵＨＶ−ＣＶＤプロセス内のバッチ配置以外の、輸送や、場合によってはまたさなる処理段階が個々のウェハで実施されることによる。
【０１０８】
続いて図７の環状クラスタ工具装置を見ながら、典型的な取り扱い順序について説明される。
【０１０９】
直径φが少なくとも２００ｍｍの、または大きさが２００ｍｍｘ２００ｍｍの、あるいはさらに直径φが少なくとも３００ｍｍないし大きさが３００ｘ３００ｍｍのウェハが、図７に図示された大気側のカセットモジュール９３に、例えば２５枚装填される。その後ウェハは個々に、カセットモジュール９３からスルース室９７ないし１０３の一方のカセットに、ウェハ操作器９５によって輸送される。
【０１１０】
当該スルース室９７ないし１０３内のカセット９７から出た個々のウェハは、真空輸送室１０１内で作業する操作器１０１ａによって洗浄モジュール９９および９９ａに装填され、そこでウェハにつき１から１０分という典型的な洗浄時間で洗浄される。
【０１１１】
洗浄モジュール９９および９９ａからの洗浄済みウェハは、それまで使用されず、ここで中間貯蔵室として機能するスルース室１０３ないし９３のカセットに装填される。これは、真空室１０１内で作動する操作器１０１によって行われる。２５のウェハの洗浄と、それまでの輸送にかかる典型的なプロセス時間は６５分である。
【０１１２】
ここで、スルース室１０３のカセット内の２５枚の洗浄済みウェハは、操作器１０１ａによってＵＨＶ−ＣＶＤ反応器１０５内に載置される。中間貯蔵器１０３から出た洗浄済みの２５枚のウェハの、ＵＨＶ−ＣＶＤ反応器１０５内のウェハバッチ用キャリヤ５７への載置は典型的には５分以内に行われる。
【０１１３】
次に、ＵＨＶ−ＣＶＤ反応器内での被覆プロセスが始められるが、ｐドープされたＳｉＧｅ層システムの典型的なプロセス時間は約２−３時間である。この時間中にプロセスを経ていないウェハの入った新しいカセットがカセット取り外しモジュール９３に導かれ、これらのウェハは洗浄モジュール９９および９９ａにおいて、あらかじめ規定された様態および方法で洗浄され、スルース室カセットの一つに中間貯蔵される。ＵＨＶ−ＣＶＤプロセスの終了後、プロセス処理済みのウェハはウェハ操作器１０１ａによって個々にキャリヤ５７から取り外され、空いているスルース室カセット９７ないし１０３に降ろされる。そこから、大気に接して作動する操作器９ａによって、カセット取り外しモジュール９３の空いているカセットに逆輸送される。
【０１１４】
意図されたプロセスの時間比率に応じて、上記の二つ以上のＵＨＶ−ＣＶＤプロセスがクラスタ装置に組み合わされて問題なく使用され得るが、それに応じてまた、様々な形状のさらなるプロセスモジュールが使用され得る。
【０１１５】
特に好ましいのは、上記のＵＨＶ−ＣＶＤプロセスないしＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置の低エネルギプラズマ援用ＣＶＤ被覆方法との組み合わせ、特に低エネルギプラズマ援用反応性洗浄法との組み合わせである。その場合好ましくは、例えば熱イオン陰極によって発生する好ましくは低電圧プラズマである、ＤＣプラズマが使用されるが、このプラズマは被覆さるべき、ないし洗浄さるべき表面にそのつどイオンエネルギEを発生させる。すなわち、
【０１１６】
【数２】
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【０１１７】
前記低エネルギプラズマ援用洗浄法のための反応ガスとしては、特に水素および／または窒素が好んで使用され、あるいは前記ガスの少なくとも一つを含むガスが使用される。特別に好ましくは、図７の装置に鑑み、ＵＨＶ−ＣＶＤプロセスの直前に洗浄工程が、ないし低エネルギプラズマ援用反応性洗浄法のための相応のプロセスステーションが前置される。
【０１１８】
この発明の方法、この発明の真空処理装置ないしこの発明のＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置によると特に、原子単層の布設（原子層溶着／Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって、またはエピタキシャル層の布設によって、あるいはいわゆる深いトレンチを有する表面のように、深い溝のある表面の布設により、部材が製造される。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】この発明の方法に従って作動する、この発明の第一の観点によるこの発明の真空処理装置の原理を簡単に示す概略図である。
【図２】この発明の方法に従って作動する、この発明の第二の観点によるこの発明のＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置を示す、図１と同様の図である。
【図３】この発明の方法に従って作動する、図２に示されたこの発明のＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置を備えた真空処理装置の好ましい一実施形態を示す、図１ないし図２と同様の図である。
【図４】この発明の方法を実施するため使用される、この発明によるＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置の好ましい一実施形態を示す、縦断面図である。
【図５】反応装置の反応空間内部における温度の値ための加熱エレメント配置と制御ループとを示す、図４に示されたようなこの発明によるＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置の簡単な部分概略図である。
【図６】この発明のＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置で使用される、部材自体の直接温度測定および温度調整を伴う構造エレメントキャリヤの、簡単な部分概略図である。
【図７】クラスタ装置として形成され、好ましくはこの発明によるこの発明のＵＨＶ−ＣＶＤ反応装置が少なくとも一つ装着された、この発明の方法にしたがって作動する、この発明による真空処理装置の概略上面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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