(57)【要約】【課題】反応室内の圧力が負圧にならないように監視する圧力監視手段を備えたロードロック室を有する半導体製造装置を提供する。【解決手段】反応室１と、ロードロック室１１と、反応室１とロードロック室１１との間に設けられた炉口ゲートバルブ１３と、ロードロック室１１に接続された真空排気手段とを具備する半導体製造装置において、反応室１のプロセスガスの排気ラインに微差圧センサ１６を設けて、ロードロック室１１の真空排気中における反応室１の圧力を監視し、反応室１の圧力が所定値を越えた時に、アラーム３２から警報を発生させ、ロードロック室排気用バルブ１７、１８、１９と、炉（反応室）側排気用バルブ２０、２１とを遮断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応室と、ロードロック室と、上記反応室と上記ロードロック室との間に設けられた炉口ゲートバルブと、上記ロードロック室に接続された真空排気手段とを具備する半導体製造装置において、上記ロードロック室の真空排気中における上記反応室の圧力を監視する圧力監視手段を設けたことを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はロードロック室を備えた半導体製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のロードロック式縦型拡散装置等の半導体製造装置の構造は、図２に示すごとく、ヒータ２と、外側の反応管３と、内側の反応管４とにより囲まれた反応室１を有し、上記反応室１には、プロセスガス１０ａを導入するリアクタポート１０と、反応を終えたプロセスガスを排気するマニホールド５が設けられている。
【０００３】
上記反応室１の下部には、ウエハ６等の被処理物を反応室１に搬入、搬出するための炉口ゲートバルブ１３を介して、気密構造のロードロック室１１が設けられている。また、ロードロック室１１には、ウエハ６等をボート７に装填もしくは搬出する移載ゲートバルブ１２が設けられている。
【０００４】
上記ロードロック室１１の内部には、ボートエレベータ９に固定されたキャップ８を備え、ウエハ６等を装填したボート７を上記キャップ８上に載置し、上記炉口ゲートバルブ１３を開けて、ボートエレベータ９を上昇させることにより、ウエハ６を装填したボート７を反応室１内に装入することができ、また、ボートエレベータ９を下降させることにより、上記ボート７をロードロック室１１内に戻すことができる。さらに、ロードロック室１１には、ロードロックパージポート１４からロードロックパージＮ２ガス１４ａを導入し、排気口１５から排気することにより、ロードロック室１１内を大気および水分が極めて少ないＮ２雰囲気に置換することができる。
【０００５】
ここで、上記図２に示すロードロック式縦型半導体製造装置の動作の概要を説明する。反応室１の下部に炉口ゲートバルブ１３を介して設けられているロードロック室１１内のボートエレベータ９に固定されているキャップ８上に、ウエハ６等を装填したボート７を載置し、ロードロックパージポート１４からロードロックパージＮ２ガス１４ａを導入して、ロードロック室１１内をＮ２ガスで置換し、大気（酸素）および水分等が極めて少ない、ウエハ６等が酸化または汚染されない雰囲気とした後、不活性ガスで置換された反応室１の炉口ゲートバルブ１３を開け、ボートエレベータ９のキャップ８上に載置した上記ボート７を上昇させて反応室１内に装入し炉口ゲートバルブ１３を閉じる。その後、リアクタポート１０からプロセスガス１０ａを導入し、所定の温度で、所定の時間処理した後、再び反応室内を不活性ガスで置換し炉口ゲートバルブ１３を開けて、ボート７をロードロック室１１内に降下させ、常温まで冷却した後、ウエハ６を搬出する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のロードロック式縦型拡散装置等の半導体製造装置は、ＣＶＤ（化学気相成長）装置とは異なり、反応室１は常圧で使用される場合が多く、反応室１内が負圧になることを想定しておらず、反応室１の圧力を監視する機能が無かった。そのため、Ｎ２ガス等の不活性ガスをロードロック室１１に導入しながら、真空ポンプ等で真空引きをして、大気および水分濃度が極めて少ない不活性雰囲気を作り出し、ウエハ６等の被処理物の酸化あるいは汚染を防止しようとすると、炉口ゲートバルブ１３のリークなどの理由により、ロードロック室１１と一緒に反応室１内も真空引きしてしまい、反応室１が破損する可能性があり、また、反応室１のマニホールド５に接続されたプロセス排気配管を通じて、工場の設備側から排水を引き上げロードロック室１１を汚染してしまうという問題を内包していた。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来技術における問題点を解消し、反応室内の圧力が負圧にならないように監視する圧力監視手段を備えたロードロック室を有する半導体製造装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は特許請求の範囲に記載のような構成とするものである。すなわち、
本発明は、反応室と、ロードロック室と、上記反応室と上記ロードロック室との間に設けられた炉口ゲートバルブと、上記ロードロック室に接続された真空排気手段とを具備する半導体製造装置において、上記ロードロック室の真空排気中における上記反応室の圧力を監視する圧力監視手段を設けた半導体製造装置とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の反応室の圧力監視手段を設けたロードロック式半導体製造装置は、図１に示すごとく、反応室１と、ロードロック室１１と、上記反応室１と上記ロードロック室１１との間に設けられた炉口ゲートバルブ１３と、上記ロードロック室１１の排気口１５に接続された真空排気手段（図示せず）とを具備する半導体製造装置において、上記ロードロック室１１の真空排気系にロードロック室排気用バルブ１７、１８、１９を設けると共に、上記反応室１のマニホールド５に接続されたプロセスガスの排気系に炉（反応室）側排気用バルブ２０、２１、ニードルバルブ２２と、プロセス排気用微差圧センサ１６（アラーム３２に接続）、圧力調整器（Ｐｔｒａｐ）２５、逆止弁２６、圧力調整用弁２７、ニードルバルブ２８、エアーバルブ２９、３０、排気口３１を持つ配管系などにより構成される。なお、２３、２４は真空計を示す。
【００１０】
ここで、図２で示した従来の縦型拡散装置のロードロック室における大気の排気動作は、ロードロック室１１のキャップ８上に、被処理物であるウエハ６を装填したボート７を乗せ、ロードロックパージポート１４からパージＮ２ガス１４ａを導入して、ロードロック室１１内に存在する酸素や水分等をＮ２ガスで置換する動作であるのに対し、本発明のロードロック室１１における排気動作は、不活性ガス（Ｎ２ガス）１４ａを導入しながら、排気口１５より大気を真空ポンプにより排出して、酸素および水分濃度が極めて少ない清浄な真空の雰囲気を簡便に作り出すことが可能で、ウエハ６等の酸化ならびに汚染を防止することができ、高品質の半導体を歩留まり良く製造できる利点がある。
なお、上記真空排気手段は、メカニカルブースタポンプやドライポンプ等で真空排気し、所定の圧力範囲に調整することができる。
【００１１】
また、本発明はマニホールド５に接続されたプロセスガスの排気ラインに微差圧センサ１６を設置して、上記微差圧センサ１６によりロードロック室１１の真空排気中の反応室１内の圧力を監視する。すなわち、微差圧センサ１６は反応室１内の圧力が所定値〔上記プロセスガス排気ラインにおいて、ロードロック室１１の真空排気をしなかった場合のプロセスガス排気ラインの圧力（Ｐ０）と、ロードロック室１１の真空排気をした場合のプロセスガス排気ラインの圧力（ＰＶ）との圧力差ΔＰ＝Ｐ０−ＰＶが、所定の圧力差、例えば６０ｍｍＨ２Ｏ（≒５８８Ｐａ）となるような値〕となったときにアラーム３２から警報を発生させるようにする。このアラーム３２からの警報の発生により、ロードロック室１１の真空引きラインのロードロック室排気用バルブ１７、１８、１９と、マニホールド５に接続されたプロセスガス１０ａの排気ラインの炉（反応室）側排気用バルブ２０、２１とを閉めることにより、反応室１内が一緒に真空引きされることを防止することができる。上記各排気用バルブの開閉は自動開閉型のバルブを使用してアラーム３２からの警報の発生と同時に各排気用バルブの開閉を自動的に行っても良く、アラーム３２からの警報の発生とほぼ同時に手動操作で閉じても良い。また、上記圧力差は３０〜６０ｍｍＨ２Ｏ（≒２９４〜５８８Ｐａ）の範囲に設定することも可能であり、また必要に応じて上記圧力差の範囲を広げ、任意の範囲に設定することも可能である。
【００１２】
このように、本発明によれば、ロードロック室を具備する半導体製造装置において、プロセスガス排気ラインに反応室内の圧力を監視する負圧監視手段を設けて、炉内（反応室内）の圧力を監視しながら、ロードロック室の大気および水分を真空排気により除去して清浄な真空の雰囲気に簡便に置換することができ、反応室内が一緒に真空引きされ、反応室が破損することを未然に防止することができる。また、アラームからの警報の発生とほぼ同時に上記各排気用バルブを遮断することにより、工場側からの排水の引上げによるロードロック室の汚染を未然に回避することができる。
【００１３】
また、本発明の反応室内の負圧監視手段による監視は、ロードロック室が真空引きされている時だけ監視するようにして、他のシーケンス中は監視しなくてもよい。
【００１４】
また、本発明は反応室に接続された排気配管に反応室の負圧監視手段を設け、上記負圧監視手段の微差圧センサの圧力値が所定の圧力値に達した際に、ロードロック室の真空排気を停止する点に特徴があり、したがって、本発明の負圧監視手段の監視時間をロードロック室が真空排気されている時間に限定することも可能である。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の反応室の圧力監視手段を有する半導体製造装置は、ロードロック室の真空引き中に、反応室の炉口ゲートバルブ等のリークという予期しない原因よって、反応室内（炉内）が真空引きされることを炉内圧力監視手段で防止することができる。また、炉内のリークなどを事前検知することも可能であるため、被処理物であるウエハ等のロットアウトも防止することができ、酸化や汚染の無い高品質の半導体を歩留まり良く製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態で例示したロードロック式半導体製造装置の構成を示す模式図。
【図２】従来のロードロック式半導体製造装置の構成を示す模式図。
【符号の説明】
１…反応室
２…ヒータ
３…外側の反応管
４…内側の反応管
５…マニホールド
６…ウエハ
７…ボート
８…キャップ
９…ボートエレベータ
１０…リアクタポート
１０ａ…プロセスガス
１１…ロードロック室
１２…移載ゲートバルブ
１３…炉口ゲートバルブ
１４…ロードロックパージポート
１４ａ…ロードロックパージＮ２ガス
１５…排気口
１６…微差圧センサ（プロセス排気用）
１７…ロードロック室排気用バルブ
１８…ロードロック室排気用バルブ
１９…ロードロック室排気用バルブ
２０…炉（反応室）側排気用バルブ
２１…炉（反応室）側排気用バルブ
２２…ニードルバルブ
２３…真空計
２４…真空計
２５…圧力調整器
２６…逆止弁
２７…圧力調整用弁
２８…ニードルバルブ
２９…エアーバルブ
３０…エアーバルブ
３１…排気口
３２…アラーム
【図１】
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【図２】
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