(57)【要約】【課題】減圧下でウエハの薄膜形成後、処理室に導入するガスを処理ガスから不活性ガスに切り換え、不活性ガスに切り換えてからの任意に設定した時間が経過した時に、排気を停止又は絞る動作を行なって処理室を大気圧に戻していたので、設定した時間が早過ぎる場合は、処理室に処理ガスが残留し、設定した時間が遅い場合は、装置のスループットを低下させてしまう。【解決手段】排気管９に処理ガスの濃度を検知する検知器１１を設け、ウエハの薄膜形成処理後に処理ガスから不活性ガスへ切り換えた後の排気ガスを検知器１１で検知し、制御器１２に予め設定された任意の比較値と検知器１１の検知信号とを制御器１２で比較し、検知信号が比較値以下となった時に、排気弁１０を閉じる又は絞る動作をさせて処理室を大気圧へ戻す様にした。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を挿入し前記基板を処理する為の処理室と、前記基板を処理する為の処理ガスや前記基板の処理後に前記処理室をパージする為の不活性ガスを前記処理室へ導入する為に前記処理室に貫通して設けられた少なくとも１本の導入管と、前記処理ガスおよび前記不活性ガスから成る排気ガスを前記処理室から排気するために前記処理室に貫通して設けられた排気管と、前記排気ガスの停止および排気量の調整をする為の前記排気管に設けられた排気弁とを具備する半導体製造装置において、
前記基板の処理後の排気ガス中に含まれる前記処理ガスの濃度を検知する、前記排気管に設けられた検知手段と、
前記検知手段によって検知した排気ガス中の処理ガスの濃度値を示す検知信号を受け取り、前記検知信号と所定の値に設定した比較値とを比較し、前記検知信号が前記比較値以下になった時に、前記排気弁に排気の停止又は排気量を減少させる開度とする指令を与える制御器とを設けたことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
基板を処理室へ挿入する工程と、
前記処理室に接続された排気管により前記処理室を大気圧より低い圧力とする工程と、
前記処理室へ処理ガスを導入し前記基板の処理を行なう工程と、
前記基板の処理を終えた後、前記処理室へ導入するガスを前記処理ガスから不活性ガスへ切り換える工程と、
前記排気管に設けられた検知器によって前記処理室からの排気ガス中に含まれる処理ガスの濃度を検知し、検知した結果を検知信号として制御器へ送る工程と、
事前に設定した所定の比較値と前記検知信号とを前記制御器で比較し、前記検知信号が比較値以下となった後、前記制御器から前記排気管に設けられた排気弁に対し、排気の停止、もしくは前記処理室への前記不活性ガスの導入量よりも前記排気管からの排気量が少なくなる様に排気弁に開度を変更させる指令を与える工程と、
前記指令によって前記処理室が大気圧へ戻った後に前記基板を前記処理室から取出す工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、シリコンウエハ等の基板から半導体装置を製造する為に、基板に薄膜を形成する処理を行なう半導体製造装置および半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体製造装置としては、縦型減圧ＣＶＤ装置（以降は単に縦型装置という）などが知られており、その縦型装置を例に従来のウエハに薄膜を形成するステップを説明する。
【０００３】
（ステップ１）ウエハを水平姿勢で多段に保持した石英等から成るボートを処理室内に挿入し、処理室を囲繞するヒータによってウエハを加熱し、処理室に接続された排気管により処理室内を大気圧より低い圧力（減圧下）にし、モノシランガスなどの薄膜を形成するための処理ガスを処理室内へ流しウエハを処理する。
（ステップ２）ウエハに所望する膜厚の薄膜が形成された後、処理室内に導入するガスを処理ガスから窒素等の不活性ガスに切り換え、処理室内から処理ガスを追い出し（パージし）、ウエハに所望以上の薄膜が形成されない様にする。
（ステップ３）そして、不活性ガスに切り換えてから任意の時間が経過後、排気管に設けられた排気弁を閉じ排気を停止させるか、もしくは、不活性ガスの導入量よりも排気量が少なくなるように排気弁を絞って、処理室内を不活性ガスによって大気圧へ戻す。
（ステップ４）処理室が大気圧へ戻った後、ボートと共にウエハは処理室外へ取出される。
以上のようなステップによりウエハに薄膜を形成する処理が行なわれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術のステップ３に記載した任意の時間は、設定する者によって異なる。設定する時間が短いと、処理室内に処理ガスが残留したままとなり、ステップ４でボートを取出した時に処理室外に処理ガスが漏洩する虞があるという問題がある。処理ガスは人体に害を与えるものも多くあり、処理ガスが漏洩する事は避けなくてはならない。また、処理室外へ漏洩せず処理室内に処理ガスが残る場合にも、処理室の各構成物に薄膜となって付着する事で処理室のクリーニング（メンテナンス）頻度が増したり、処理室の雰囲気に粒子として残存し次に処理するウエハに悪影響を与えたりする等の問題がある。従って、設定する時間は、処理室内に処理ガスがなくなっていると思われても安全をみて、長めの時間に設定されていることが多い。しかしながら、設定する時間が長い場合には、ウエハの処理時間の増大につながり、スループットが低下してしまうという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、上記の様な問題を解決する為に、ウエハ処理後の処理室内に残存する処理ガスがなくなって直ぐに、排気弁を閉じる、或いは排気弁を絞るようにして、大気圧に戻し処理室からウエハを取り出すことの出来る半導体製造装置、および半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために請求項１の発明に係る半導体製造装置は、基板を挿入し前記基板を処理する為の処理室と、前記基板を処理する為の処理ガスや前記基板の処理後に前記処理室をパージする為の不活性ガスを前記処理室へ導入する為に前記処理室に貫通して設けられた少なくとも１本の導入管と、前記処理ガスおよび前記不活性ガスから成る排気ガスを前記処理室から排気するために前記処理室に貫通して設けられた排気管と、前記排気ガスの停止および排気量の調整をする為の前記排気管に設けられた排気弁とを具備する半導体製造装置において、前記基板の処理後の排気ガス中に含まれる前記処理ガスの濃度を検知する、前記排気管に設けられた検知手段と、前記検知手段によって検知した排気ガス中の処理ガスの濃度値を示す検知信号を受け取り、前記検知信号と所定の値に設定した比較値とを比較し、前記検知信号が前記比較値以下になった時に、前記排気弁に排気の停止又は排気量を減少させる開度とする指令を与える制御器とを設けたことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の発明に係る半導体装置の製造方法は、基板を処理室へ挿入する工程と、前記処理室に接続された排気管により前記処理室を大気圧より低い圧力とする工程と、前記処理室へ処理ガスを導入し前記基板の処理を行なう工程と、前記基板の処理を終えた後、前記処理室へ導入するガスを前記処理ガスから不活性ガスへ切り換える工程と、前記排気管に設けられた検知器によって前記処理室からの排気ガス中に含まれる処理ガスの濃度を検知し、検知した結果を検知信号として制御器へ送る工程と、事前に設定した所定の比較値と前記検知信号とを前記制御器で比較し、前記検知信号が比較値以下となった所で、前記制御器から前記排気管に設けられた排気弁に対し、排気の停止、もしくは前記処理室への前記不活性ガスの導入量よりも前記排気管からの排気量が少なくなる様に排気弁に開度を変更させる指令を与える工程と、前記指令によって前記処理室が大気圧へ戻った後に前記基板を前記処理室から取出す工程とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明により、ウエハ処理後に残存する処理ガスがなくなった、或いは安全な濃度以下となった事が直ちに分かる様になるので、前記不活性ガスを導入し始めてからの経過時間の設定が必要なくなる。従い、処理室に処理ガスが残留しない最短時間で、処理室を大気圧に戻す事ができる様になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図１を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の半導体製造装置を説明するための概略断面図である。
【００１０】
本実施形態における半導体製造装置は、マニホールド４上に立設された内管１と外管２とからなる処理チューブ３と、ウエハ５を垂直多段に支持するボート６を載せて処理チューブ３内へ挿入しマニホールド４の下端開口を塞ぐためのシールフランジ７とにより外気から遮断される処理室を形成している。処理室の周りには、ボート６に支持されたウエハ５を加熱するためにヒータ（図示せず）が設けられている。
【００１１】
ウエハ５に薄膜を形成するためのモノシランガスなどの処理ガス、およびウエハ５の処理後に処理ガスに代わって流される窒素などの不活性ガスは、マニホールドの側壁を貫通して設けられた導入管８によって処理室へ導入される。尚、図１では導入管８は１本のみを図示しているが、処理ガスと不活性ガスとを別けて２本の導入管としても良いし、また処理ガスの種類が多い場合などは３本以上にしても良い。
【００１２】
導入管８によって処理室へ導入された処理ガスや不活性ガスは、ウエハ５が積載されたボート６のある内管１の内側を通って上方へ向かい、内管１と外管２との間を通って下降し、マニホールド４に貫通して設けられた排気管９を通って排気される。図中で記号を付していない矢印がそのガスの流れを示すものである。このガスの流れと、前記のヒータの熱によってウエハ５は処理される事となる。
【００１３】
排気管９には、排気を停止したり排気量を調整するための排気弁１０が設けられており、排気弁１０に至る前の排気管の途中には、処理ガスの濃度を検知する検知器１１が設けられている。又、検知器１１で検知した検知信号を受取り排気弁１０へ排気弁の開度に対する指令を与える制御器１２も半導体製造装置に備えられている。
【００１４】
次に、上記の実施形態における半導体装置の製造方法について説明する。
【００１５】
（ステップ１）ウエハ５を水平姿勢で多段に保持した石英等から成るボート６をシールフランジ７により処理室内に挿入し、処理室を囲繞するヒータによってウエハ５を加熱し、処理室に接続された排気管９により処理室内を大気圧より低い圧力（減圧下）にし、薄膜を形成するための処理ガスを処理室内へ流しウエハ５を処理する。
（ステップ２）ウエハ５に所望する薄膜が形成された後、導入管８から処理室内に導入されるガスを処理ガスから不活性ガスに切り換え、処理室内をパージし、ウエハ５に所望以上の薄膜が形成されない様にする。この時、排気管９から排気される排気ガス中の処理ガスの濃度を検知器１１で検知し、半導体製造装置に備えられた制御器１２に検知信号が送られる（図中のａ）。制御器１２には予め設定された所定の比較値がインプット（図中のｃ）されており、この比較値と検知器１１の検知信号とこの比較値を制御器１２内で比較する。
（ステップ３）そして、検知器１１の検知信号が予め設定された所定の比較値以下となったならば、制御器１２からの指令（図中のｂ）によって、排気弁は、排気を停止させるか、又は導入管８からの不活性ガスの導入量よりも排気管９からの排気量が少なくなる様に開度を絞る動作を行なう。これにより、処理室内は、導入管８から導入される不活性ガスにより大気圧へ戻っていく。尚、所定の比較値は、いか様にでも設定できるが、上記の従来技術の課題を解決する必要がある為、排気ガス中の処理ガスが全くなくなった状態、もしくは、安全である濃度以下に設定しておく事が好ましい。
（ステップ４）処理室が大気圧へ戻った後は、ボートと共にウエハは処理室外へ取出される。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、前記の不活性ガスを流し始めてからの経過時間の設定が必要なくなり、処理室に処理ガスが残留しない最短時間で処理室を大気圧に戻す事ができ、装置の安全性の向上を図れると共に、装置のスループットも向上させることが出来る。
【００１７】
尚、本実施形態は、本発明の特徴を説明する上で必要最低限の半導体製造装置の主要構成だけで説明している。従い、実際の半導体製造装置では、ここで説明した以外の構成物が付加される事もある。例えば、実際の半導体製造装置では、ウエハ５をボート６上に積載するウエハ移載手段が設けられていたり、排気管９は、大流量を排気する為のメイン排気管とそれより小流量のサブ排気管とから構成されていたり、処理室が大気圧以上となり処理室内が加圧されることを防止する為の加圧防止配管などが設けられていたりする。
【００１８】
また、上記の実施形態で説明した検知器１１は処理ガスの濃度を検知し、その濃度が所定の設定値以下となった時に排気弁１０を停止又は絞る動作をさせ、処理室を大気圧に戻すという様に説明しているが、それとは逆に不活性ガスの濃度を検知するものとしても良い。すなわち、検知器１１で不活性ガスの濃度を検知し、制御器１２に予め設定した比較値を用意しておき、制御器１２内で不活性ガスの濃度を示す検知信号と所定の値に設定した比較値とを比較し、不活性ガス濃度が比較値以上になった時に排気弁を停止、又は開度を絞る動作を行なわせ処理室を大気圧に戻すという事も本発明の一例である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による半導体製造装置の要部を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１　　内管
２　　外管
３　　処理チューブ
４　　マニホールド
５　　ウエハ
６　　ボート
７　　シールフランジ
８　　導入管
９　　排気管
１０　　排気弁
１１　　検知器
１２　　制御器
【図１】
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